(57)【要約】【課題】被加熱物の暖機中に蓄電装置の電力が不足するような事態を防止する。【解決手段】被加熱物（燃料電池）２を暖機する加熱システム１は、蓄電装置３の電力を使用して作動する電動補機８，７，１０を含む加熱手段４を備える。少なくとも加熱手段４の作動開始時またはその近傍時刻における蓄電装置３の電力供給能力を表す能力パラメータの値を把握し、その値を基に、蓄電装置３の電力供給持続時間が被加熱物２の暖機所要時間よりも長くなるように加熱手段４の作動状態を決定し、その決定した作動状態に応じて加熱手段４の作動を制御する。【選択図】図１
2005353532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を使用して被加熱物を加熱する加熱手段と、該加熱手段の作動に必要な電力を貯蔵した蓄電装置とを備えた加熱システムにおいて、
少なくとも前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻における前記蓄電装置の電力供給能力を表す能力パラメータの値を把握する電力供給能力把握手段と、少なくともその把握した能力パラメータの値を基に、該能力パラメータの値が加熱手段の作動を行い得る所定の下限値に低下するまでに要する時間である電力供給持続時間が、前記被加熱物を所定の暖機状態まで加熱するのに要する時間である暖機所要時間よりも長くなるように、加熱手段の作動状態を決定し、その決定した作動状態に応じて加熱手段を制御する加熱作動制御手段とを備えたことを特徴とする加熱システム。
【請求項２】
前記加熱作動制御手段は、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を満たす加熱手段の作動状態のうち、前記暖機所要時間がほぼ最小となる作動状態を該加熱手段の制御すべき作動状態として決定することを特徴とする請求項１記載の加熱システム。
【請求項３】
前記加熱作動制御手段は、前記能力パラメータの値を変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たす前記加熱手段の作動状態との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データまたは所定の演算式に基づいて前記加熱手段の作動状態を決定することを特徴とする請求項１または２記載の加熱システム。
【請求項４】
前記被加熱物は、水素ガスと空気中の酸素との反応により発電する燃料電池であり、
前記加熱手段は、前記水素ガスと空気との混合気を触媒反応により燃焼させる触媒燃焼手段と、前記蓄電装置の電力を使用して前記触媒燃焼手段に水素ガスおよび空気をそれぞれ供給する水素ガス供給手段および空気供給手段と、前記被加熱物を経由して設けられた冷媒循環路と、前記蓄電装置の電力を使用して前記冷媒循環路で冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記触媒燃焼手段で燃焼した混合気の燃焼熱を前記冷媒循環路の冷媒に伝熱する熱交換器とから構成され、
前記加熱作動制御手段は、前記水素ガス供給手段、空気供給手段、および冷媒循環手段の作動状態を制御する手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱システム。
【請求項５】
前記蓄電装置の温度状態を表す温度を検出する温度検出手段を備え、前記加熱作動制御手段は、少なくとも前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、加熱手段の作動状態を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱システム。
【請求項６】
前記蓄電装置の温度状態を表す温度を検出する温度検出手段を備え、前記加熱作動制御手段は、少なくとも前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、前記空気供給手段から触媒燃焼手段に供給する空気の目標流量を決定する空気流量決定手段と、少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量とを基に、前記水素ガス供給手段から触媒燃焼手段に供給する水素ガスの目標流量を決定する水素ガス流量決定手段と、少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量または水素ガスの流量とを基に、前記冷媒循環手段の作動により冷媒循環路で流す冷媒の目標流量を決定する冷媒流量決定手段とを備え、前記決定した空気の目標流量、水素ガスの目標流量および冷媒の目標流量に応じてそれぞれ空気供給手段、水素ガス供給手段および冷媒循環手段を制御することを特徴とする請求項４記載の加熱システム。
【請求項７】
前記蓄電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、その検出された出力電圧および出力電流と前記検出された温度とを基に、前記蓄電装置の劣化状態を表す劣化パラメータの値を把握する劣化状態把握手段とを備え、前記加熱作動制御手段は、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値と前記把握された劣化パラメータの値とを基に、前記加熱手段の作動状態を決定することを特徴とする請求項５記載の加熱システム。
【請求項８】
前記蓄電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、その検出された出力電圧および出力電流と前記検出された温度とを用いて前記蓄電装置の劣化状態を表す劣化パラメータの値を把握する劣化状態把握手段とを備え、前記加熱作動制御手段の空気流量決定手段は、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値と前記把握された劣化パラメータの値とを基に、前記空気の目標流量を決定することを特徴とする請求項６記載の加熱システム。
【請求項９】
前記空気流量決定手段は、前記温度検出手段が検出する温度と前記能力パラメータの値とを変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たすための前記空気の目標流量との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データに基づいて、前記空気の目標流量を決定する手段であることを特徴とする請求項６記載の加熱システム。
【請求項１０】
前記空気流量決定手段は、前記温度検出手段が検出する温度と前記能力パラメータの値とを変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たすための前記空気の目標流量との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データに基づいて、前記劣化パラメータの値が所定値であるとしたときの空気の仮目標流量を求め、その求めた仮目標流量を前記把握された劣化パラメータの値に応じて補正することにより空気の目標流量を決定する手段であることを特徴とする請求項８記載の加熱システム。
【請求項１１】
少なくとも前記検出された温度と前記決定された加熱手段の作動状態とを基に、前記暖機所要時間を推定する手段を備え、前記加熱作動制御手段は、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻から、前記推定された暖機所要時間が経過したときに、前記被加熱物の暖機のための加熱手段の作動の制御を終了することを特徴とする請求項５または７記載の加熱システム。
【請求項１２】
少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量とを基に、前記暖機所要時間を推定する手段を備え、前記加熱作動制御手段は、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻から、前記推定された暖機所要時間が経過したときに、前記燃料電池の暖機のための加熱手段の作動の制御を終了することを特徴とする請求項６、８、９、１０のいずれか１項に記載の加熱システム。
【請求項１３】
前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において前記電力供給能力把握手段により把握された能力パラメータの値もしくはこれに比例する値に基づき、前記加熱手段の作動を行なうか否かを決定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の加熱システム。
【請求項１４】
前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において前記温度検出手段により検出された温度に基づき、前記加熱手段の作動を行なうか否かを決定する手段を備えたことを特徴とする請求項５〜１２のいずれか１項に記載の加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に貯蔵された電気エネルギーを使用して被加熱物を加熱する加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱システムとしては、特開２００３−２１１９４５号公報（特許文献１）に見られるものが知られている。この特許文献１に見られる技術は、水素ガスなどの燃料を触媒反応を利用して燃焼させ、その燃焼熱により熱交換器を介して冷媒を加熱し、さらに、この冷媒を被加熱物に供給する（冷媒を熱交換器および被加熱物を経由させて循環させる）ことで、被加熱物を加熱するようにしたものである。この技術では、燃料の供給量、この燃料に混合する空気の供給量、冷媒の流量は、触媒の温度を検出する温度センサの検出出力に応じて制御され、温度センサによる検出温度が所定温度に維持されるように制御される。
【特許文献１】特開２００３−２１１９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記したような従来の加熱システムを、例えば燃料電池の発電エネルギーを使用して走行する車両に搭載し、車両の走行開始前に、加熱システムにより燃料電池の暖機を行なうようにした場合には、加熱システムの燃料供給、空気供給、冷媒供給を行なう機器（ポンプ、コンプレッサなど。以下、本欄では加熱手段という）のエネルギー源として、一般に、バッテリなどの蓄電装置に貯蔵された電力を使用することとなる。
【０００４】
そして、この場合、前記特許文献１のものに見られるように、検出温度に応じて加熱手段の作動を制御する（フィードバック制御する）ものでは、検出温度と目標とする所定温度との偏差が大きい場合などに、加熱手段に蓄電装置から供給すべき電力が大きくなる。このため、被加熱物としての燃料電池が十分に暖機される前に、蓄電装置の電力が不足し、ひいては、燃料電池の所望の暖機を完了することができないという事態が発生することがある。そして、このような不都合は、燃料電池（被加熱物）や冷媒の温度を検出し、その検出温度に応じて空気供給量などをフィードバック制御した場合にも同様に生じる不都合である。
【０００５】
また、前記特許文献１のものに見られるように、触媒の検出温度に応じて加熱手段の作動をフィードバック制御するものでは、温度センサを備えた箇所が不適切であったりした場合や、フィードバック制御に付随するオーバシュートが発生した場合などに、触媒の温度が過剰に高温となることがある。そして、このことは、例えば被加熱物の温度を検出して、その検出温度が所望の温度になるように加熱手段をフィードバック制御した場合にも同様に生じる不都合である。
【０００６】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、被加熱物の暖機中に蓄電装置の電力が不足するような事態を防止することができ、被加熱物の所望の暖機を行なうことができる加熱システムを提供することを目的とする。また、被加熱物が過剰に高温になったりするのを防止することができる加熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱システムの第１発明は、前記の目的を達成するために、電力を使用して被加熱物を加熱する加熱手段と、該加熱手段の作動に必要な電力を貯蔵した蓄電装置とを備えた加熱システムにおいて、少なくとも前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻における前記蓄電装置の電力供給能力を表す能力パラメータの値を把握する電力供給能力把握手段と、少なくともその把握した能力パラメータの値を基に、該能力パラメータの値が加熱手段の作動を行い得る所定の下限値に低下するまでに要する時間である電力供給持続時間が、前記被加熱物を所定の暖機状態まで加熱するのに要する時間である暖機所要時間よりも長くなるように、加熱手段の作動状態を決定し、その決定した作動状態に応じて加熱手段を制御する加熱作動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この第１発明によれば、少なくとも前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻における前記蓄電装置の電力供給能力を表す能力パラメータの値を把握するので、その値を基に、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなるような加熱手段の作動状態を決定できる。そして、その決定した作動状態に応じて加熱手段を制御するので、電力供給持続時間内で被加熱物の暖機を完了する（被加熱物を所定の暖機状態まで加熱する）ことができることとなる。従って、第１発明によれば、被加熱物の暖機中（加熱手段の作動中）に蓄電装置の電力が不足するような事態が発生するのを防止することができる。
【０００９】
かかる第１発明では、前記加熱作動制御手段は、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を満たす加熱手段の作動状態のうち、前記暖機所要時間がほぼ最小となる作動状態を該加熱手段の制御すべき作動状態として決定することが好ましい（第２発明）。
【００１０】
この第２発明によれば、被加熱物の暖機が完了するまでの時間を可能な限り短くすることができる。
【００１１】
上記第１または第２発明では、前記加熱作動制御手段は、前記能力パラメータの値を変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たす前記加熱手段の作動状態との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データまたは所定の演算式に基づいて前記加熱手段の作動状態を決定することが好ましい（第３発明）。
【００１２】
この第３発明によれば、加熱手段の作動状態を、前記把握された能力パラメータの値を含む変数の値から、前記相関データまたは演算式に基づいてフィードフォワード的に決定することとなるので、被加熱物の実際の暖機状態に応じて加熱手段の作動状態が過剰に変動したりすることがない。その結果、被加熱物の所望の暖機状態に安定して加熱することができる。
【００１３】
前記第１〜第３発明では、前記被加熱物が、水素ガスと空気中の酸素との反応により発電する燃料電池であるときには、前記加熱手段は、前記水素ガスと空気との混合気を触媒反応により燃焼させる触媒燃焼手段と、前記蓄電装置の電力を使用して前記触媒燃焼手段に水素ガスおよび空気をそれぞれ供給する水素ガス供給手段および空気供給手段と、前記被加熱物を経由して設けられた冷媒循環路と、前記蓄電装置の電力を使用して前記冷媒循環路で冷媒を循環させる冷媒循環手段と、前記触媒燃焼手段で燃焼した混合気の燃焼熱を前記冷媒循環路の冷媒に伝熱する熱交換器とから構成され、前記加熱作動制御手段は、前記水素ガス供給手段、空気供給手段、および冷媒循環手段の作動状態を制御する手段であることが好ましい（第４発明）。
【００１４】
この第４発明によれば、前記空気供給手段、水素ガス供給手段、冷媒循環路、冷媒循環手段、熱交換器をそのまま、燃料電池の発電運転を行なためのシステムとして利用できる。
【００１５】
また、上記第１〜第４発明では、前記蓄電装置の温度状態を表す温度を検出する温度検出手段を備え、前記加熱作動制御手段は、少なくとも前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、加熱手段の作動状態を決定することが望ましい（第５発明）。
【００１６】
すなわち、前記電力供給持続時間および暖機所要時間は、蓄電装置の温度状態の影響を受ける。そして、第５発明では、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、加熱手段の作動状態を決定するので、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなるような（好ましくは暖機所要時間がほぼ最小になるような）加熱手段の作動状態を、蓄電装置の温度状態と電力供給能力とを考慮して決定できる。従って、その決定した加熱状態を適切なものとすることができる。
【００１７】
この場合、例えば、前記第４発明では、前記蓄電装置の温度状態を表す温度を検出する温度検出手段を備え、前記加熱作動制御手段は、少なくとも前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、前記空気供給手段から触媒燃焼手段に供給する空気の目標流量を決定する空気流量決定手段と、少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量とを基に、前記水素ガス供給手段から触媒燃焼手段に供給する水素ガスの目標流量を決定する水素ガス流量決定手段と、少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量または水素ガスの目標流量とを基に、前記冷媒循環手段の作動により冷媒循環路で流す冷媒の目標流量を決定する冷媒流量決定手段とを備え、前記決定した空気の目標流量、水素ガスの目標流量および冷媒の目標流量に応じてそれぞれ空気供給手段、水素ガス供給手段および冷媒循環手段を制御することが好ましい（第６発明）。
【００１８】
これによれば、水素ガスの目標流量および冷媒の目標流量は空気の目標流量に対して従属的に決定されることとなるので、空気の目標流量を決定するということは、加熱手段の空気供給手段、水素ガス供給手段および冷媒循環手段の総必要電力を決定することと同等になる。従って、前記電力供給持続時間および暖機所要時間は、それぞれ前記温度検出手段が検出する温度、前記能力パラメータの値、および空気の目標流量と、ある相関関係を有するものとなる。従って、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値とを基に、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなる（好ましくは、暖機所要時間がほぼ最小になる）ような空気の目標流量を適切に決定することができる。
【００１９】
なお、この場合、水素ガスの目標流量は、例えば、空気の目標流量に対して、触媒燃焼手段での混合気の燃焼温度がほぼ所定の燃焼温度になるような水素ガスの流量に決定することが望ましい。また、冷媒の目標流量は、例えば目標流量の水素ガスと空気との混合気の燃焼熱が伝達される冷媒によって、燃料電池ができるだけ均一的且つ短時間で所定の暖機状態まで加熱されるような流量に決定することが望ましい。
【００２０】
補足すると、前記第５発明、第６発明では、加熱手段の作動状態または空気の目標流量を決定するために使用する温度は、例えば加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において前記温度検出手段により検出された温度であることが好適である。
【００２１】
また、前記温度検出手段を備える前記第５発明では、前記蓄電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、その検出された出力電圧および出力電流と前記検出された温度とを基に、前記蓄電装置の劣化状態を表す劣化パラメータの値を把握する劣化状態把握手段とを備え、前記加熱作動制御手段は、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値と前記把握された劣化パラメータの値とを基に、前記加熱手段の作動状態を決定することが好ましい（第７発明）。
【００２２】
特に、前記第６発明では、前記蓄電装置の出力電圧および出力電流をそれぞれ検出する電圧検出手段および電流検出手段と、その検出された出力電圧および出力電流と前記検出された温度とを用いて前記蓄電装置の劣化状態を表す劣化パラメータの値を把握する劣化状態把握手段とを備え、前記加熱作動制御手段の空気流量決定手段は、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値と前記把握された劣化パラメータの値とを基に、前記空気の目標流量を決定することが好ましい（第８発明）。
【００２３】
これらの、第７発明、第８発明によれば、前記検出された温度と前記把握された能力パラメータの値だけでなく、前記劣化パラメータの値が示す蓄電装置の劣化状態も考慮して加熱手段の作動状態あるいは空気の目標流量が決定される。この場合、蓄電装置の劣化状態は、電力供給持続時間に影響を及ぼすので、蓄電装置の劣化状態を考慮して加熱手段の作動状態あるいは空気の目標流量が決定されることで、より一層、加熱手段の適切な作動状態、あるいは空気の目標流量を決定できる。
【００２４】
なお、前記第６発明の如く、空気の目標流量を決定する場合、前記空気流量決定手段は、前記温度検出手段が検出する温度と前記能力パラメータの値とを変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たすための前記空気の目標流量との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データに基づいて、前記空気の目標流量を決定する手段であることが好ましい（第９発明）。
【００２５】
これによれば、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなる（好ましくは、暖機所要時間がほぼ最小になる）ような適切な空気の目標流量を効率よく決定できる。
【００２６】
特に、前記第８発明の如く、蓄電装置の劣化状態を考慮する場合には、前記空気流量決定手段は、前記温度検出手段が検出する温度と前記能力パラメータの値とを変数として含むと共に、該変数と、前記電力供給持続時間が前記暖機所要時間よりも長くなるという条件を少なくとも満たすための前記空気の目標流量との関係を規定するものとしてあらかじめ定められた所定の相関データに基づいて、前記劣化パラメータの値が所定値であるとしたときの空気の仮目標流量を求め、その求めた仮目標流量を前記把握された劣化パラメータの値に応じて補正することにより空気の目標流量を決定する手段であることが好ましい（第１０発明）。
【００２７】
これによれば、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなる（好ましくは、暖機所要時間がほぼ最小になる）ような適切な空気の目標流量を効率よく決定できると共に、相関データによるメモリ使用量が過大になるのを防止できる。
【００２８】
また、前記第５発明、第７発明では、少なくとも前記検出された温度と前記決定された加熱手段の作動状態とを基に、前記暖機所要時間を推定する手段を備え、前記加熱作動制御手段は、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻から、前記推定された暖機所要時間が経過したときに、前記被加熱物の暖機のための加熱手段の作動の制御を終了することが好ましい（第１１発明）。
【００２９】
同様に、前記第６発明、第８〜第１０発明では、少なくとも前記検出された温度と前記決定された空気の目標流量とを基に、前記暖機所要時間を推定する手段を備え、前記加熱作動制御手段は、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻から、前記推定された暖機所要時間が経過したときに、前記被加熱物の暖機のための加熱手段の作動の制御を終了することが好ましい（第１２発明）。
【００３０】
これらの第１１発明、第１２発明によれば、暖機所要時間を的確に推定できるので、被加熱物の実際の温度を監視したりせずとも、適切なタイミング（被加熱物の暖機が完了したタイミング）で被加熱物の暖機のため加熱手段の作動の制御を終了できる。
【００３１】
また、前記第１〜第１０発明では、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において前記電力供給能力把握手段により把握された能力パラメータの値もしくはこれに比例する値に基づき、前記加熱手段の作動を行なうか否かを決定する手段を備えることが望ましい（第１３発明）。
【００３２】
これによれば、加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において、能力パラメータの値が小さ過ぎて（所定値よりも小さい）、蓄電装置の電力供給能力が、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなり得ないような場合に、加熱手段の作動を行なわないようにして、加熱手段の無駄な作動を行なうのを防止できる。
【００３３】
さらに、前記温度検出手段を備える第５〜第１２発明にあっては、前記加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において前記温度検出手段により検出された温度に基づき、前記加熱手段の作動を行なうか否かを決定する手段を備えることが好ましい（第１４発明）。
【００３４】
これによれば、加熱手段の作動開始時またはその近傍時刻において、前記検出された温度が低すぎて（第１の所定値よりも小さい）に、蓄電装置の電力供給能力が、電力供給持続時間が暖機所要時間よりも長くなり得ないような場合に、加熱手段の作動を行なわないようにして、加熱手段の無駄な作動を行なうのを防止できる。あるいは、前記検出された温度が十分に高く（第２の所定値（＞第１の所定値）よりも高い）、被加熱物の暖機が不要であると判断できる場合に、加熱手段の無駄な作動を行なうのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の第１実施形態を図１〜図１７を参照して説明する。図１は本実施形態の加熱システムの全体構成を示すブロック図である。
【００３６】
図１を参照して、本実施形態の加熱システム１は、燃料電池２の発電エネルギーをエネルギー源として走行する車両に搭載され、低温環境下（燃料電池２の初期温度が低温となっている環境下）で燃料電池２の発電運転を開始する前（車両の走行開始前）に燃料電池２を被加熱物として加熱し、該燃料電池２の暖機を行なうものである。
【００３７】
燃料電池２は、その詳細な内部構造の図示は省略するが、アノードガスとしての水素ガスとカソードガスとしての空気中の酸素とを膜電極構造体（ＭＥＡ）で反応させて起電力を発生する複数の単位セルを積層して構成されたものであり、その内部には水素ガス、空気の流通路が形成されていると共に、燃料電池２が過剰に高温になるのを防止するために冷媒を流す流通路が形成されている。このような燃料電池２は通常、燃料電池スタックといわれる。
【００３８】
このような燃料電池２は、０℃を下回るような低温環境下では、円滑な発電運転を行なうことが困難であり、また、ある所定温度以上の温度に暖められていないと、十分な発電能力を発揮することができない。そのために、加熱システム１は、燃料電池２を必要に応じて加熱して、該燃料電池２の暖機を行なうものである。
【００３９】
加熱システム１は、蓄電装置３と、この蓄電装置３に貯蔵された電力を使用して（蓄電装置３を電源として）燃料電池２を加熱する加熱手段４と、加熱手段４の動作制御を行なうコントローラ５（以下、ＥＣＵ５という）とを備えている。蓄電装置３は、コンデンサあるいは２次電池から構成されたものである。本実施形態では、蓄電装置３として、例えばウルトラキャパシタ（電気二重層コンデンサ）が採用されている。
【００４０】
加熱手段４は、水素ガスと空気との混合気を触媒反応によって燃焼させる触媒燃焼手段としての触媒燃焼器６と、この触媒燃焼器６に水素ガスを供給する水素ガス供給手段としての水素ガス供給器７と、触媒燃焼器６に空気を供給する空気供給手段としてのスーパーチャージャ（コンプレッサ）８と、触媒燃焼器６に供給する水素ガスおよび空気を混合する混合器（ミキサー）９とを備えている。水素ガス供給器７から送出される水素ガスと、スーパーチャージャ８から送出される空気とは、それぞれ水素ガス供給路７ａ、空気供給路８ａを通ってミキサー（混合器）９に導入されて混合され、混合気として触媒燃焼器６に供給されるようになっている。
【００４１】
触媒燃焼器６は、その内部に形成されたハニカム構造のガス通路（図示せず）の内壁に白金、パラジウムなどの触媒を担持したものである。このような触媒燃焼器６に水素ガスおよび空気の混合気を供給すると、該触媒燃焼器６の内部で触媒の作用（触媒反応）によって混合気が燃焼する。
【００４２】
水素ガス供給器７は、例えば、図示しない水素ガスタンクから、電磁弁（図示せず）を介して水素ガスを送出する電動式のものであり、蓄電装置３から電力を供給することで作動する。この水素ガス供給器７が送出する水素ガスの流量は、該水素ガス供給器７に入力する制御信号としてのパルス信号のデューティによって制御可能となっている。
【００４３】
スーパーチャージャ８は、大気を吸引・加圧して送出する電動式のものであり、蓄電装置３から電力を供給することで作動する。このスーパーチャージャ８が送出する空気の流量は、該スーパーチャージャ８に入力する制御信号としてのパルス信号のデューティによって制御可能となっている。
【００４４】
加熱手段４は、さらに、冷媒を循環させる流路である冷媒循環路９と、この冷媒循環路９に介装された冷媒循環手段としての循環ポンプ１０と、触媒燃焼器６での混合気の燃焼によって生成された高温ガスの熱を冷媒循環路９の冷媒に伝熱する熱交換器１１とを備えている。冷媒循環路９は燃料電池２を経由して設けられており、循環ポンプ１０の作動時に該冷媒循環路９で流れる冷媒が、燃料電池２の内部の冷媒流通路を通過すると共に、その通過時に、冷媒と燃料電池２との間の熱伝達が行なわれるようになっている。
【００４５】
また、本実施形態では、触媒燃焼器６から導出された排ガス流路６ａと冷媒循環路９とが熱交換器１１を経由して設けられており、この熱交換器１１内で、触媒燃焼器６で生成された高温ガスとしての排ガスの熱が冷媒循環路９を流れる冷媒に伝達され、これにより冷媒が加熱されるようになっている。
【００４６】
なお、循環ポンプ１０は、電動式のものであり、蓄電装置３から電力を供給することで作動する。この循環ポンプ１０の吐出流量（冷媒循環路９で流す冷媒の流量）は、循環ポンプ１０に入力する制御信号としてのパルス信号のデューティによって制御可能となっている。
【００４７】
以下の説明では、前記水素ガス供給器７、スーパーチャージャ８、および循環ポンプ１０を特に区別する必要がないときは、それらを総称的に電動補機という。
【００４８】
また、本実施形態の加熱システム１は、次のようなセンサを備えている。すなわち、蓄電装置３の出力電圧（出力端子間の電圧）Ｖｂを検出する電圧センサ２０、蓄電装置３の出力電流Ｉｂを検出する電流センサ２１、蓄電装置３の温度Ｔｂを検出する温度センサ２２、スーパーチャージャ８の吸入空気温度（大気温度）を検出する温度センサ２３、触媒燃焼器６での混合気の着火を検知する着火センサ２４、触媒燃焼器６の内部温度を検出する温度センサ２５、触媒燃焼器６の出口近傍で該触媒燃焼器６から流出するガスの温度を検出する温度センサ２６、触媒燃焼器６から流出した水素ガスの濃度を検出する水素濃度センサ２７、熱交換器１１の内部温度を検出する温度センサ２８、冷媒循環路９における熱交換器１１の出口近傍で、冷媒の温度を検出する温度センサ２９、冷媒循環路９における燃料電池２の出口近傍で冷媒の温度を検出する温度センサ３０、燃料電池２の内部温度を検出する温度センサ３１が備えられている。蓄電装置３に係る電圧センサ２０、電流センサ２１および温度センサ２２は、それぞれ本発明における電圧検出手段、電流検出手段、温度検出手段に相当するものである。
【００４９】
なお、蓄電装置３に係る電圧センサ２０、電流センサ２１、および温度センサ２２以外のセンサは、加熱システム１の補助的な動作、例えば、それらのセンサの検出値が異常な値になっている場合に加熱システム１の運転を停止する等の動作を行なうためのものであり、省略することも可能である。
【００５０】
ＥＣＵ５は、マイクロコンピュータを含む電子回路から構成されたものであり、前記した各センサ２０〜３１の検出出力が入力される。そして、ＥＣＵ５は、入力された検出出力やあらかじめ図示しないメモリに記憶保持されたデータ、プログラムに基づいて前記電動補機７，８，１０の作動を、これらに入力する制御信号（パルス信号）のデューティにより制御し、それにより加熱手段４の作動を制御するようにしている。
【００５１】
なお、ＥＣＵ５は、その制御処理による機能的手段として、電力供給能力把握手段、加熱作動制御手段（空気流量決定手段、水素ガス流量決定手段、冷媒流量決定手段）を備えている。また、本実施形態では、ＥＣＵ５（各センサに係わる駆動回路を含む）は、蓄電装置３とは別に備えられた２次電池を電源として作動するようになっている。
【００５２】
次に、本実施形態の加熱システム１の作動を説明する。
【００５３】
図２は、ＥＣＵ５が実行するメインルーチン処理を示している。ＥＣＵ５は、車両の図示しない起動スイッチがＯＮ操作されたときに、このメインルーチン処理を実行し、これにより、加熱手段４の作動を制御する。同図を参照して、まず、ＳＴＥＰ１において、蓄電装置３の初期状態を把握する蓄電装置初期状態把握処理が行なわれる。この蓄電装置初期状態把握処理は、図３（ａ）のフローチャートで示すサブルーチン処理により行なわれる。なお、図３（ｂ）は第２実施形態に関するものであり、これについては後述する。
【００５４】
図３（ａ）を参照して、まず、温度センサ２２の検出出力から、蓄電装置３の現在の温度（初期温度）Ｔｂが検出される（ＳＴＥＰ１−１）。この初期温度Ｔｂは、蓄電装置３自体の初期温度であると共に、加熱システム１の系に含まれる要素（燃料電池２、触媒燃焼器６など）の初期温度あるいはそれらの要素の近辺の初期環境温度を代表するものとしての意味を持つものである。なお、「初期」は加熱手段４の作動開始時を意味する。
【００５５】
次いで、蓄電装置３の出力端子間の電圧の現在値が蓄電装置３の開放電圧Ｖbo（蓄電装置３の出力電流が０もしくはほぼ０である状態での端子間電圧）の初期値Ｖbo_oとして、電圧センサ２１の検出出力から検出される（ＳＴＥＰ１−２）。さらに、図示しないメモリから蓄電装置３（コンデンサ）の出荷時（新品時）の静電容量である出荷時静電容量Ｃoと、蓄電装置３の出荷時の最大開放電圧（新品の蓄電装置３の満充電状態での開放電圧）である出荷時最大開放電圧Ｖb_maxとが読み込まれる（ＳＴＥＰ１−３）。これらのＣoおよびＶb_maxは、あらかじめＲＯＭに記憶保持された固定値である。さらに、図示しないメモリから、蓄電装置３の容量劣化係数ｋｃの現在値が読み込まれる（ＳＴＥＰ１−４）。ここで、容量劣化係数ｋｃは、蓄電装置３の経時的劣化に伴い、その静電容量が低下することを考慮し、前記出荷時静電容量Ｃoを補正するための係数（≦１）である。その値は、後述する処理によって適宜修正されて、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のＲＡＭに記憶保持される。なお、容量劣化係数ｋｃの初期値（出荷時の値）は「１」である。
【００５６】
次いで、蓄電装置３の温度Ｔｂと、蓄電装置３の出荷時（新品時）の内部抵抗である出荷時内部抵抗Ｒoとの相関関係を示すものとしてあらかじめ定められたデータテーブルに基づいて、ＳＴＥＰ１−１で検出した初期温度Ｔｂの値に対応するＲoの値が求められる（ＳＴＥＰ１−５）。ここで、蓄電装置３の内部抵抗は、温度Ｔｂに応じて変化し、Ｔｂが低いほど、内部抵抗は増加する。このため、上記データテーブルは、例えば図３のグラフで示すように設定されている。このデータテーブルは、あらかじめＲＯＭに記憶保持されている。
【００５７】
次いで、蓄電装置３の温度Ｔｂと、抵抗劣化係数ｋｒとの相関関係を示すデータテーブルに基づいて、ＳＴＥＰ１−１で検出した初期温度Ｔｂの値に対応するｋｒの値が求められる（ＳＴＥＰ１−６）。ここで、抵抗劣化係数ｋｒは、蓄電装置３の経時的劣化に伴い、その内部抵抗が変化することを考慮し、前記出荷時内部抵抗Ｒoを補正するための係数である。Ｔｂとｋｒとの相関関係を示すデータテーブルは、後述する処理によって適宜修正されて、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のＲＡＭに記憶保持されている。このデータテーブルは、例えば図４のグラフで示すようなものとなる。上記抵抗劣化係数ｋｒは、前記容量劣化係数ｋｃと共に、蓄電装置３の劣化状態を表す劣化パラメータに相当するものである。
【００５８】
次いで、ＳＴＥＰ１−５，１−６でそれぞれ求めたＲoとｋｒとを乗算することで、蓄電装置３の内部抵抗Ｒの現在値が求められる（ＳＴＥＰ１−７）。このＲは、蓄電装置３の現在の温度（初期温度Ｔｂ）および現在の劣化状態に応じたものとなる。さらに、ＳＴＥＰ１−３，１−４でそれぞれ読込んだＣoとｋｃとを乗算することで、蓄電装置３の静電容量Ｃの現在値が求められる（ＳＴＥＰ１−８）。このＣは、蓄電装置３の現在の劣化状態に応じたものとなる。
【００５９】
次いで、ＳＴＥＰ１−２で検出した蓄電装置３の開放電圧の初期値Ｖbo_oを、ＳＴＥＰ１−３で読み込んだ出荷時最大開放電圧Ｖb_maxにより除算することによって、蓄電装置３の残容量としてのＳＯＣの現在値（初期値）が算出される（ＳＴＥＰ１−９）。本実施形態では、ＳＯＣは、蓄電装置３の満充電状態での開放電圧（出荷時最大開放電圧Ｖb_max）に対する現在の開放電圧の割合として表される。
【００６０】
次いで、ＳＴＥＰ１−３で読込んだＣｏを、ＳＴＥＰ１−２で検出した開放電圧の初期値Ｖbo_oに乗算することにより、電荷量Ｑooが求められる（ＳＴＥＰ１−１０）。このＱooは、蓄電装置３が出荷時の状態（新品状態）であると仮定したときの、開放電圧の初期値Ｖbo_oに対応する蓄電装置３の電荷量を意味する。
【００６１】
次いで、ＳＴＥＰ１−８で求めた静電容量Ｃを、ＳＴＥＰ１−２で検出した開放電圧の初期値Ｖbo_oに乗算することによって、蓄電装置３の初期電荷量Ｑoが求められる（ＳＴＥＰ１−１１）。さらに、この初期電荷量Ｑoが、蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値として設定される（ＳＴＥＰ１−１２）。
【００６２】
以上の処理が、ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理である。
【００６３】
図２に戻って、ＳＴＥＰ１の処理の後、前記ＳＴＥＰ１−１で検出した温度Ｔｂ（初期温度Ｔｂ）が、所定の暖機開始上限温度ＴbHと比較され、Ｔｂ＜ＴbHであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２）。ＴbHは例えば１０℃である。このとき、Ｔｂ≧ＴbHとなる状況は、初期温度Ｔｂにより代表的に示される初期環境温度が高く、燃料電池２の暖機を行なう必要がない状況（燃料電池２の温度が、燃料電池２の発電能力を十分に発揮し得る所定温度以上になっている状況）である。このため、ＳＴＥＰ２でＴｂ≧ＴbHである場合には、ＥＣＵ５の制御処理は、ＳＴＥＰ２５の処理に移行して、燃料電池２の暖機のための加熱手段４の作動制御の処理（具体的には図２のＳＴＥＰ５〜２４の処理）が直ちに終了される。なお、このときには、詳細を後述するＳＴＥＰ２６，２７の処理が続いて実行される。
【００６４】
ＳＴＥＰ２の判断結果がＴｂ＜ＴbHである場合には、初期温度Ｔｂが、所定の暖機開始下限温度ＴbLと比較され、Ｔｂ＞ＴbLであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ３）。ＴbLは例えば−４５℃である。このとき、Ｔｂ≦ＴbLとなる状況は、初期環境温度が低過ぎて（蓄電装置３や燃料電池２の初期温度が低過ぎて）、蓄電装置３から取り出せる総電力量内では、燃料電池２の暖機を十分に行なうことができない状況である。このため、ＳＴＥＰ３でＴｂ≦ＴbLである場合には、ＥＣＵ５の制御処理は、ＳＴＥＰ１１の処理に移行して、燃料電池２の暖機のための処理が中止される。このときには、ＳＴＥＰ２５で暖機のための処理を終了する場合と異なり、ＳＴＥＰ２６，２７の処理は実行されない。
【００６５】
なお、ＳＴＥＰ２，３では、加熱システム１の初期環境温度を代表するものとして蓄電装置３の初期温度Ｔｂを用いたが、これに代えて、例えば前記温度センサ２３，２５，２６，２８〜３１の検出出力のいずれかを使用してもよい。
【００６６】
ＳＴＥＰ３の判断結果がＴｂ＞ＴbLである場合には、蓄電装置３の残容量ＳＯＣの現在値（ＳＴＥＰ１−９で求めたＳＯＣ）が、所定の暖機開始下限値ＳＯＣ_Lと比較され、ＳＯＣ＞ＳＯＣ_Lであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ４）。このとき、ＳＯＣ≦ＳＯＣ_Lとなる状況は、蓄電装置３が保有する電力が少な過ぎて、その電力では、燃料電池２の暖機を十分に行なうことができない状況である。そこで、ＳＥＴＰ４で、ＳＯＣ≦ＳＯＣ_Lである場合には、ＳＴＥＰ３の判断結果がＮＯである場合と同様に、ＥＣＵ５の制御処理は、前記ＳＴＥＰ１１の処理に移行して、燃料電池２の暖機のための処理が中止される。なお、ＳＴＥＰ４の判断で使用するＳＯＣは、蓄電装置３は、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−２）で検出した開放電圧Ｖboの初期値Ｖbo_oに比例する値である。従って、ＳＴＥＰ４の判断は、Ｖbo_oをＳＯＣ_Lに対応する所定値と比較することで行なうようにしてもよい。
【００６７】
ＳＴＥＰ４の判断結果がＳＯＣ＞ＳＯＣ_Lである場合には、燃料電池２の暖機を行なうための必要条件が満たされている。この場合には、まず、タイマーの計時が開始される（ＳＴＥＰ５）。次いで、触媒燃焼器６の燃焼運転を開始するための着火シーケンス処理が実行される（ＳＴＥＰ６）。この着火シーケンス処理では、ＥＣＵ５は、前記水素ガス供給器７およびスーパーチャージャ８にそれぞれ所定のデューティのパルス信号を出力して、これらを作動させ（所定流量の空気と水素ガスとを送出させる）、触媒燃焼器６に水素ガスおよび空気の混合気を供給せしめる。
【００６８】
そして、ＥＣＵ５は、この着火シーケンス処理を実行しながら、蓄電装置３の電荷量を逐次算出する処理である蓄電装置電荷量把握処理を実行する（ＳＴＥＰ７）。この蓄電装置電荷量把握処理は、図６のフローチャートに示すサブルーチン処理により行なわれる。
【００６９】
すなわち、まず、前記電流センサ２１の検出出力から、蓄電装置３の出力電流Ｉｂの現在値が検出される（ＳＴＥＰ７−１）。次いで、現在時刻ｔ(i)と、前回時刻ｔ(i-1)（ＳＴＥＰ７の処理を実行した前回の時刻）との差Δｔが算出される（ＳＴＥＰ７−２）。なお、このΔｔは、ＳＴＥＰ７の蓄電装置電荷量把握処理の演算処理周期であり、それは一定値（固定値）でよい。この場合には、ＳＴＥＰ７−２の演算は行なう必要はない。
【００７０】
次いで、蓄電装置３の電荷量Ｑの前回値（今現在の値）から、ＳＴＥＰ７−１で検出した出力電流Ｉｂと上記Δｔとの積（これはΔｔの時間内で蓄電装置３から放出された電荷量を意味する）を減算することにより、電荷量Ｑの値が更新され、電荷量Ｑの最新値が求められる（ＳＴＥＰ７−３）。なお、蓄電装置電荷量把握処理における電荷量Ｑの初期値は、前記ＳＴＥＰ１−１１で求めた値である。以上の処理が、ＳＴＥＰ７の蓄電装置電荷量把握処理である。
【００７１】
図２に戻って、上記の如くＳＴＥＰ７の処理が行なわれた後、前記着火センサ２４の検出出力に基づいて、触媒燃焼器６で混合気が正常に着火したか否かが判断される（ＳＴＥＰ８）。このとき、着火していない場合には、さらに、タイマーの計時時間の現在値が、所定の着火上限時間tHと比較され、計時時間＜tHであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ９）。このとき、計時時間＜tHである場合には、ＳＴＥＰ６からの処理が繰り返される。また、計時時間≧tHである場合は、触媒燃焼器６の触媒の活性低下（劣化）などによって、触媒燃焼器６での混合気の着火が正常に行なわれなかった場合である。この場合には、ＳＴＥＰ１０でタイマーの計時が終了された後、ＥＣＵ５の制御処理は前記ＳＴＥＰ１１の処理に移行し、燃料電池２の暖機のための処理が中止される。
【００７２】
なお、本実施形態では、着火シーケンス処理を開始してから、所定の着火上限時間ｔＨ内に着火が検知されない場合に、暖機のための処理を中止するようにしたが、例えば、前記水素濃度センサ２７の検出出力が示す水素ガス濃度が所定値以上である場合（水素ガス濃度が比較的高い場合）に暖機のための処理を中止するようにしてもよい。あるいは、温度センサ２５の検出出力が示す触媒燃焼器６の内部温度、もしくは温度センサ２６の検出出力が示す触媒燃焼器６の出口近傍の排ガス温度が、着火シーケンス処理を開始してから所定時間内に、所定温度以上に上昇しない場合に、暖機のための処理を中止するようにしてもよい。
【００７３】
前記タイマーの計時時間がtHに達する前に、混合気が正常に着火すると、ＳＴＥＰ８の判断結果がＹＥＳになる。このとき、ＳＴＥＰ１２でタイマーの計時がリセットされた後（現在時刻からの計時が再開された後）、蓄電装置３の電力供給能力を示す能力パラメータを把握する処理である蓄電装置能力把握処理が実行される（ＳＴＥＰ１３）。この蓄電装置能力把握処理は、図７（ａ）のフローチャートで示すサブルーチン処理により行なわれる。なお、図７（ｂ）は第２実施形態に関するものであり、これについては後述する。
【００７４】
図７（ａ）を参照して、まず、前記電流センサ２１の検出出力から、蓄電装置３の出力電流Ｉｂの現在値が検出される（ＳＴＥＰ１３−１）。次いで、前記電圧センサ２０の検出出力から、蓄電装置３の出力電圧Ｖｂの現在値が検出される（ＳＴＥＰ１３−２）。次いで、前記ＳＴＥＰ７−２、７−３（図６参照）と同じ処理が、それぞれＳＴＥＰ１３−３、１３−４で実行され、蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値が求められる。なお、ＳＴＥＰ１３−３で求めるΔｔは一定値でよく、この場合には、ＳＴＥＰ１３−３の処理は省略してもよい。
【００７５】
次いで、ＳＴＥＰ１３−４で求めた電荷量Ｑの現在値を、前記ＳＴＥＰ１−８で求めた静電容量Ｃで除算することにより、蓄電装置３の開放電圧Ｖboの現在値が求められる（ＳＴＥＰ１３−５）。本実施形態では、この開放電圧Ｖboが蓄電装置３の電力供給能力を示す能力パラメータとして用いられる。
【００７６】
以上の処理がＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理である。補足すると、触媒燃焼器６の着火後、最初のＳＴＥＰ１３の処理により求められるＶboは、加熱手段４の作動開始時の近傍時刻における蓄電装置３の能力パラメータの値としての意味を持つものである。従って、ＳＴＥＰ１３の処理は、本発明における電力供給能力把握手段に相当するものである。
【００７７】
図２に戻って、ＳＴＥＰ１３の処理の後、触媒燃焼器６に供給する空気流量の目標値である目標空気流量Ｑairを決定する処理が実行される（ＳＴＥＰ１４）。この処理は、図８（ａ）のフローチャートで示すサブルーチン処理により行なわれる。なお、図８（ｂ）は第２実施形態に関するものであり、これについては後述する。
【００７８】
ここで、図８（ａ）の処理を具体的に説明する前に、ＳＴＥＰ１４で求める目標空気流量Ｑairの技術的意味について説明しておく。燃料電池２の暖機に要する時間（加熱手段４の作動開始時もしくはその近傍時刻から、燃料電池２の温度（燃料電池２の全体の平均温度）が燃料電池２の発電運転を適切に開始し得る所定温度に達するまでの時間）を暖機所要時間とする。なお、本実施形態では、暖機所要時間の起点時刻は、触媒燃焼器６の着火直後の時刻（ＳＴＥＰ１２でタイマーをリセットした時刻）であり、これは、加熱手段４の作動開始時の近傍時刻である。また、蓄電装置３の電力供給能力が、加熱手段４の作動開始時もしくはその近傍時刻から、加熱手段４の電動補機７，８，１０を作動させ得る限界の電力供給能力（以下、下限電力供給能力という）まで低下するまでの時間を放電持続時間（これは本発明における電力供給持続時間に相当する）とする。なお、本実施形態では、下限電力供給能力は、電動補機７，８，１０を作動させ得る開放電圧Ｖboの下限値が相当している。また、本実施形態では、放電持続時間の起点時刻は、暖機所要時間の起点時刻と同じである。これらの暖機所要時間および放電持続時間は、電動補機７，８，１０への供給電力や環境温度（特に蓄電装置３の温度）の影響を受ける。
【００７９】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ−１５℃、−３０℃、−５０℃の環境温度（初期環境温度）で加熱手段４を作動させたときの電動補機７，８，１０の総必要電力（各電動補機７，８，１０に供給すべき電力の総量）と、放電持続時間および暖機所要時間との関係を示すグラフである。総必要電力の各値に対応する放電持続時間および暖機所要時間は、電動補機７，８，１０の総必要電力をその値に一定に維持し、且つ、各電動補機７，８，１０のそれぞれの必要電力を一定に維持したときの放電持続時間および暖機所要時間である。これらのグラフに見られるように、放電持続時間および暖機所要時間は、電動補機７，８，１０の総必要電力の増加に伴い、短くなる。また、特に放電持続時間は、環境温度（特に蓄電装置３の温度）の影響を受けやすく、環境温度が低くなると、放電持続時間は急激に短くなる。
【００８０】
この場合、図９（ａ）に示す、−１５℃の環境温度では、電動補機７，８，１０の総必要電力によらずに、放電持続時間は暖機所要時間よりも長い。このような場合には、電動補機７，８，１０の総必要電力を特に制限することなく、放電持続時間内で燃料電池２の暖機を完了することができる。また、図９（ｂ）に示す、−３０℃の環境温度では、放電持続時間と暖機所要時間とが等しくなるような電動補機７，８，１０の総必要電力Ｗｐが存在し、このＷｐよりも小さい総必要電力の領域では、暖機所要時間が放電持続時間を下回るが、Ｗｐよりも大きい総必要電力の領域では、暖機所要時間が放電持続時間を上回って、放電持続時間内で、燃料電池２の暖機を完了することができなくなる。また、図９（ｃ）に示す、−５０℃の環境温度では、電動補機７，８，１０の総必要電力をどのような値に制御しても、暖機所要時間が放電持続時間を上回って、放電持続時間内で、燃料電池２の暖機を完了することができない。
【００８１】
このようなことから、本実施形態では、放電持続時間が暖機所要時間を上回るという条件（以下、暖機完遂条件という）を満たすように電動補機７，８，１０への電力供給を行なって加熱手段４を作動させる。補足すると、前記ＳＴＥＰ３および４の比較結果がＮＯとなる状態は、暖機完遂条件を満たすように加熱手段４を作動させることが不可能な状態である。
【００８２】
また、本願発明者等の知見によれば、加熱手段４の電動補機７，８，１０の総必要電力は、概ね、触媒燃焼器６に供給する空気流量に応じて一義的に定まる。つまり、空気流量に応じて、触媒燃焼器６での混合気の燃焼温度が暖機に適したある所定温度になるような水素ガス流量が定まる。さらに、その空気流量と水素ガス流量とに対応する燃焼熱（排ガスの熱）を熱交換器１１および冷媒を介して燃料電池２に好適に伝達し得る冷媒の流量（より具体的には燃料電池２をできるだけ均一的に、且つできるだけ短い時間で燃料電池２の効率よく暖機することができる冷媒の流量）が、空気流量もしくはこれに応じて定まる水素ガス流量に応じて定まる。
【００８３】
従って、暖機完遂条件を満たすように加熱手段４を作動させる上では、暖機完遂条件を満たすように触媒燃焼器６に供給する空気流量を決定すればよい。また、暖機完遂条件を満たすような空気流量（あるいは電動補機７，８，１０の総必要電力）は、種々の値が存在するが、燃料電池２の暖機はできるだけ短時間で行なうことが望ましい。従って、暖気完遂条件を満たすような空気流量のうち、暖機所要時間がほぼ最短となるような空気流量を選択して、電動補機７，８，１０を作動させることが望ましい。そして、そのような空気流量は、蓄電装置３の電力供給能力と蓄電装置３の温度と蓄電装置３の劣化状態とに応じて定めることができる。
【００８４】
このようなことを考慮して、ＳＴＥＰ１４では、暖機完遂条件を満たす目標空気流量Ｑairが、図８（ａ）に示すサブルーチン処理により求められる。以下、説明すると、まず、現在のＱairの値（Ｑairの前回値）がＱair’の値として記憶保持される（ＳＴＥＰ１４−１）。なお、触媒燃焼器６の着火直後におけるＱairの初期値は、前記ＳＴＥＰ６の着火シーケンス処理におけるスーパーチャージャ８の所定の空気流量である。
【００８５】
次いで、蓄電装置３の初期温度Ｔｂと能力パラメータである蓄電装置３の開放電圧Ｖboとを変数として持ち、これらの変数と目標空気流量Ｑairとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められた４種類のマップ（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−１）で検出した初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１３（ＳＴＥＰ１３−５）で求めた蓄電装置３の開放電圧Ｖboの現在値（能力パラーメータの現在値）とから、それぞれのマップに対応する４種類の目標空気流量としてのＱair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4をそれぞれ順番に求める（ＳＴＥＰ１４−２、１４−３、１４−４、１４−５）。なお、これらのＱair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4は、ＳＴＥＰ１４で最終的に決定する目標空気流量Ｑairの仮値（暫定値）としての意味を持つものである。
【００８６】
ここで、先に述べたように、放電持続時間が暖機所要時間を上回るような空気流量は、蓄電装置３の電力供給能力と蓄電装置３の温度と蓄電装置３の劣化状態とに応じたものとなる。従って、目標空気流量Ｑairは、例えば、蓄電装置３の初期温度Ｔｂ、開放電圧Ｖbo、容量劣化係数ｋｃで補正した静電容量Ｃ、抵抗劣化係数ｋｒで補正した内部抵抗Ｒとを変数として持ち、これらの変数とＱairとの相関関係を表すように設定した単一のマップを用いて求めることも可能である。しかし、このようなマップは、メモリの使用量が膨大になる。そこで、本実施形態では、上記の４種類のマップをそれぞれ、蓄電装置３の互いに異なる劣化状態に対応させ、それぞれのマップに基づき求められるＱair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4の値から、４点補間の処理（蓄電装置３の劣化状態に応じた補正処理）により目標空気流量Ｑairを決定することとした。
【００８７】
前記ＳＴＥＰ１４−２で使用するマップは、蓄電装置３の静電容量Ｃと内部抵抗Ｒとが、それぞれ出荷時静電容量Ｃo、出荷時内部抵抗Ｒoに等しいとき（蓄電装置３の劣化が発生していないとき）に対応するマップであり、ＳＴＥＰ１４−３で使用するマップは、制限容量Ｃが、ｋｃの予想される下限値としてあらかじめ定めた値ｋc1（＜１）に対応するＣ1（＝Ｃo・ｋc1）であり、且つＲ＝Ｒoであるときに対応するマップである。また、ＳＴＥＰ１４−４で使用するマップは、Ｃ＝Ｃoであり、且つ、内部抵抗Ｒが、ｋｒの予想される上限値としてあらかじめ定めた値ｋr1（＞１）に対応するＲ1（＝ｋr1・Ｒo）であるときに対応するマップであり、ＳＴＥＰ１４−５で使用するマップは、Ｃ＝Ｃ1且つＲ＝Ｒ1であるときに対応するマップである。
【００８８】
それぞれのマップに基づいて求められる値Ｑair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4は、それぞれのマップに対応する蓄電装置３の劣化状態で、Ｑair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4の値に対応させて加熱手段４の電動補機７，８，１０を作動させたときに、前記暖機完遂条件を満たすような空気流量のうち、その値がほぼ最大となるような空気流量である。その各マップは、あらかじめ実験に基づいて設定されており、概ね図１０のグラフで示すような傾向で設定されている。すなわち、Ｑair1またはＱair2またはＱair3またはＱair4は、蓄電装置３の初期温度Ｔｂが所定温度（これは、Ｖboに応じたものとなり、図１０の破線上の温度である）よりも低いときには、「０」であるが、それよりも高い温度域では、Ｑair1またはＱair2またはＱair3またはＱair4は、初期温度Ｔｂが高くなるほど、大きな値となり、また、Ｖboが小さいほど、小さな値となる。なお、Ｑair1またはＱair2またはＱair3またはＱair4の値が０となる場合は、暖機完遂条件を満たすようなＱair1またはＱair2またはＱair3またはＱair4の値が存在しないことを意味している。また、図１０は、Ｑair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4のそれぞれに対応するマップの傾向を示したものであり、当然のことながら、ＶboおよびＴｂの値の各組に対するＱair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4の値は各マップ毎に若干相違している。
【００８９】
次いで、上記の如くマップに基づき求めたＱair1，Ｑair2，Ｑair3，Ｑair4の値と、前記ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理で求めた蓄電装置３の現在の容量劣化係数ｋｃおよび抵抗劣化係数ｋｒの値と、前記ｋc1，ｋr1の値とから、４点補間の処理により目標空気流量Ｑairが求められる（ＳＴＥＰ１４−６）。具体的には、Ｑairは次式（１）により算出される。
【００９０】
Ｑair＝ｑ・ｔ・Ｑair1＋ｑ・ｓ・Ｑair2＋ｒ・ｔ・Ｑair3＋ｒ・ｓ・Ｑair4……（１）
但し、ｒ＝（ｋｒ−１）／（ｋr1−１）、ｑ＝１−ｒ
ｓ＝（１−ｋｃ）／（１−ｋc1）、ｔ＝１−ｓ
このＳＴＥＰ１４−６で求められるＱairは、Ｑair≒０となる場合を除き、蓄電装置３の現在の電力供給能力に対して、前記暖機完遂条件を満たすような目標空気流量であって、且つそのような目標空気流量のうちのほぼ最大の目標空気流量である。より詳しくは、Ｑairは、Ｑair≒０となる場合を除き、放電持続時間が暖機所要時間を上回り（暖機完遂条件を満たし）、且つ、該暖機完遂条件が満たされる範囲内で、暖機所要時間がほぼ最小となるような目標空気流量である。暖機完遂条件を満たすようなＱairは、前記図９（ａ）の場合にあっては、スーパーチャージャ７から供給可能な空気流量の範囲内の任意の値でよく、また、前記図９（ｂ）の場合にあっては、電動補機７，８，１０の総必要電力がＷｐを下回るような任意の空気流量でよいが、Ｑairが小さ過ぎると（ひいては、総必要電力が小さすぎると）、暖機所要時間が長くなる。そこで、本実施形態では、暖機完遂条件を満たす範囲内で、暖機所要時間がなるべく短くなるようなＱairを求めるようにした。
【００９１】
次いで、Ｑairの値の急変を避ける（Ｑairの値を徐々に変化させる）ために、ＳＴＥＰ１４−６で求められたＱairとＳＴＥＰ１４−１で記憶保持した前回値Ｑair’とから、次式（２）により、最終的にＱairが決定される（ＳＴＥＰ１４−７）。
【００９２】
Ｑair ←ｊ・Ｑair＋（１−ｊ）・Ｑair’……（２）
ここで、ｊは０＜ｊ＜１となる値で、「０」に近い値（例えば０．１）である。この式（２）により求められるＱairは、前記ＳＴＥＰ１４−６で求められたＱairに応答遅れを伴いながら（徐々に）追従していくものとなる。
【００９３】
以上が、ＳＴＥＰ１４の処理である。なお、ＳＴＥＰ１４の処理は、本発明における空気流量決定手段に相当するものである。
【００９４】
図２に戻って、上記の如く目標空気流量Ｑairを求めた後、このＱairを所定の下限空気流量ＱaLと比較し、Ｑair＞ＱaLであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ１５）。下限空気流量ＱaLは０近傍の正の値である。このとき、Ｑair≦ＱaLである場合には、目標空気流量Ｑairがほぼ０であり、前記暖機完遂条件を満たすことが不可能な場合である。従って、この場合には、前記ＳＴＥＰ１０でタイマーの計時が終了された後、前記ＳＴＥＰ１１において、燃料電池２の暖機のための処理が中止される。
【００９５】
次いで、初期温度Ｔｂと目標空気流量Ｑairとを変数として持ち、これらの変数と暖機所要時間ｔwarmとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたマップに基づいて、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−１）で検出した初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１４で決定したＱairとから、暖機所要時間ｔwarmが求められる（ＳＴＥＰ１６）。ここで使用するマップは、例えば図１１のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、ｔwarmは、Ｑairの増加に伴い（ひいては加熱手段４の総必要電力の増加に伴い）短くなり、また、初期温度Ｔｂが高くなるほど、短くなる。このマップにより求められるｔwarmは、触媒燃焼器６の着火直後から、目標空気流量ＱairをＳＴＥＰ１４で決定した値に維持して、連続的に加熱手段４の電動補機７，８，１０を作動させたとした場合の暖機所要時間の推定値である。
【００９６】
次いで、初期温度Ｔｂと目標空気流量Ｑairとを変数として持ち、これらの変数と目標水素ガス流量Ｑｈとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたマップ（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−１）で検出した初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１４で決定したＱairとから、目標水素ガス流量Ｑｈが求められる（ＳＴＥＰ１７）。ここで使用するマップは、例えば図１２のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、Ｑｈは、Ｑairの増加に伴い増加し、また、初期温度Ｔｂが高くなるほど任意のＱairに対するＱｈが減少する。
【００９７】
なお、このマップにより求められるＱｈは、そのＱｈの流量の水素ガスとＱairの流量の空気とを混合して触媒燃焼器６で燃焼させたとき、その燃焼温度がほぼ所定温度（例えば６００℃）になるような目標水素ガス流量である。また、ＳＴＥＰ１７の処理は、本発明における水素ガス流量決定手段に相当するものである。
【００９８】
次いで、初期温度Ｔｂと目標空気流量Ｑairとを変数として持ち、これらの変数と目標冷媒流量Ｑｗとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたマップ（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−１）で検出した初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１４で決定したＱairとから、目標冷媒流量Ｑｗが求められる（ＳＴＥＰ１８）。ここで使用するマップは、例えば図１３のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、Ｑｗは、Ｑairの増加に伴い増加し、また、初期温度Ｔｂが高くなるほど任意のＱairに対するＱｈが増加する。
【００９９】
なお、このマップにより求められるＱｗは、任意の初期温度Ｔｂ（初期環境温度）において、Ｑairの空気流量の空気とＱｈの水素ガス流量の水素ガスとの混合気の燃焼によって発生する熱量を前記熱交換器１１を介して冷媒循環路９の冷媒に伝熱したときに、燃料電池２の暖機をできるだけ均一的に行なうことができ、また、暖機所要時間をできるだけ短くできるような目標冷媒流量である。また、ＳＴＥＰ１９の処理は、本発明における冷媒流量決定手段に相当するものである。
【０１００】
また、ＳＴＥＰ１８では、マップの変数の１つとして、Ｑairを使用したが、これの代わりに、ＳＥＴＰ１７で決定するＱｈを使用するようにしてもよい。
【０１０１】
前記ＳＴＥＰ１６〜１８で使用するマップは、あらかじめ実験などに基づいて設定されている。
【０１０２】
次いで、初期温度Ｔｂと目標空気流量Ｑairとを変数として持ち、これらの変数とスーパーチャージャ８に入力するパルス信号（制御信号）のデューティＤairとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたマップ（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−１）ので検出した初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１４で決定したＱairとから、Ｄairが求められる（ＳＴＥＰ１９）。ここで使用するマップは、例えば図１４のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、Ｄairは、Ｑairの増加に伴い増加し、また、初期温度Ｔｂが高くなるほど任意のＱairに対するＤairが増加する。
【０１０３】
そして、ＳＴＥＰ１９では、求めたＤairのデューティを持つパルス信号がＥＣＵ５からスーパーチャージャ８に入力され、これにより、スーパーチャージャ８が送出する空気流量が、目標空気流量Ｑairに制御される。
【０１０４】
次いで、目標水素ガス流量Ｑhと水素ガス供給器７に入力するパルス信号（制御信号）のデューティＤｈとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたデータテーブル（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１７で決定したＱhとから、Ｄhが求められる（ＳＴＥＰ２０）。ここで使用するデータテーブルは、例えば図１５のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、Ｄhは、Ｑhの増加に伴い増加する。
【０１０５】
そして、ＳＴＥＰ２０では、求めたＤhのデューティを持つパルス信号がＥＣＵ５から水素ガス供給器７に入力され、これにより、水素ガス供給器７が送出する水素ガス流量が、目標水素ガス流量Ｑhに制御される。
【０１０６】
次いで、目標冷媒流量Ｑwと循環ポンプ１０に入力するパルス信号（制御信号）のデューティＤｗとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたデータテーブル（相関データ）に基づいて、前記ＳＴＥＰ１８で決定したＱｗとから、Ｄｗが求められる（ＳＴＥＰ２１）。ここで使用するデータテーブルは、例えば図１６のグラフで示すような傾向で設定されたマップである。すなわち、Ｄｗは、Ｑｗの増加に伴い増加する。
【０１０７】
そして、ＳＴＥＰ２１では、求めたＤｗのデューティを持つパルス信号がＥＣＵ５から循環ポンプ１０に入力され、これにより、冷媒循環路９で循環ポンプ１０が流す冷媒流量が、目標冷媒流量Ｑｗに制御される。
【０１０８】
補足すると、前記ＳＴＥＰ１４、１６〜１９の処理では、ＳＴＥＰ１−１で検出したＴｂを使用したが、例えば触媒燃焼器６の着火直後に蓄電装置３の温度Ｔｂを検出し、その値をＳＴＥＰ１４、１６〜１９の処理で使用するようにしてもよい。
【０１０９】
次いで、ＳＴＥＰ２２でフェイルセーフのチェック処理が行なわれる。この処理では、例えば、前記温度センサ２５または２６または２８または２９の検出出力が示す温度が、第１の所定温度以上の高温になったときに、触媒燃焼器６への空気流量に対する水素ガス流量の比が低くなるように水素ガス供給器７から送出する水素ガス流量が減少側に補正される。すなわち、ＳＴＥＰ１７で求めた目標水素ガス流量Ｑｈよりも水素ガス供給器７から送出する水素ガス流量を少なくするように水素ガス供給器７が補正制御される。併せて、循環ポンプ１０による冷媒流量が、目標冷媒流量Ｑｗよりも多くなるように、循環ポンプ１０が補正制御される。また、温度センサ２５または２６または２８または２９の検出出力が示す温度が、上記第１の所定温度よりも高い第２所定温度を超えたとき、すなわち、過剰高温になったときには、加熱手段４の作動が強制停止される。具体的には、まず、水素ガス供給器７の作動が強制停止され、その所定時間後にスーパーチャージャ８および循環ポンプ１０の作動が強制停止される。
【０１１０】
また、前記温度センサ３１（これは燃料電池２の暖機中に、該燃料電池２の他の部位に比して、低温となると予想される部位に設けられているとする）あるいは温度センサ３０の検出出力が示す温度が、所定値を上回るまでのタイマーの計時時間が、目標空気流量Ｑairの現在値に応じて定めた予想時間よりも第１の所定時間を超えたときには、加熱手段４の劣化が発生していると判断される。そして、この場合には、実際の空気流量および水素ガス流量と、冷媒流量とがそれぞれの目標流量Ｑair、Ｑｈ、Ｑｗよりも少なくなるように各電動補機７，８，１０が制御される。これにより、蓄電装置３の電力消費を抑制して、できる限り、燃料電池２の暖機が完了するようにされる。さらに、タイマーの計時時間が、上記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間を経過しても、温度センサ３１または３０の検出出力が示す温度が上記所定値を上回らないような場合には、加熱手段４の作動が強制停止される。具体的には、まず、水素ガス供給器７の作動が強制停止され、その所定時間後にスーパーチャージャ８および循環ポンプ１０の作動が強制停止される。
【０１１１】
次いで、タイマーの現在の計時時間（触媒燃焼器６の着火直後からの経過時間）がＳＴＥＰ１６で求めた暖機所要時間ｔwarmを超えたか否かが判断される（ＳＴＥＰ２３）。このとき、計時時間≦ｔwarmである場合、前記ＳＴＥＰ１３からの処理が繰り返される。なお、この場合、ＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理で求められる能力パラメータとしてのＶboは、蓄電装置４の電力が電動補機７，８，１０により消費されていくことで、徐々に減少していき、下限電力供給能力に相当する値に近づいていく。従って、ＳＴＥＰ１４で決定されるＱairは、徐々に減少方向に修正されることとなる。
【０１１２】
前記ＳＴＥＰ２３の判断で、計時時間＞ｔwarmである場合には、燃料電池２の暖機が完了し、該燃料電池２の温度が燃料電池２の発電を適切に行い得る温度に達している。
【０１１３】
この場合には、ＳＴＥＰ２４でタイマーが再びリセットされた後、燃料電池２の暖機のための処理が終了される（ＳＴＥＰ２５）。以上説明したＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ２５までの処理が、本発明における加熱作動制御手段に相当するものである。
【０１１４】
次いで、ＳＴＥＰ２６において、燃料電池２の発電運転が開始される。この場合、本実施形態では、図示は省略するが、前記スーパーチャージャ８から送出される空気と、水素ガス供給器７から送出される水素ガスとの供給先が、触媒燃焼器６から燃料電池２に切り替えられるようになっている。そして、冷媒循環路９で循環ポンプ１０により冷媒を循環させつつ、空気と水素ガスとを燃料電池２に供給することで、燃料電池２の過剰な昇温が抑制されつつ、該燃料電池２の発電運転が行なわれる。なお、その発電電力は、図示しない車両の走行用電動機に供給されると共に、蓄電装置３に供給される。これにより、車両の走行が適宜行なわれると共に、燃料電池２の暖機のために電力を消費した蓄電装置３が充電される。
【０１１５】
次いで、上記のような燃料電池２の発電運転を行いながら、蓄電装置３の劣化状態を学習する（容量劣化係数ｋｃおよび抵抗劣化係数ｋｒの値を更新する）処理である蓄電装置状態学習処理が繰り返し実行される（ＳＴＥＰ２７）。この処理は、本発明における劣化状態把握手段に相当するものであり、図１７のフローチャートで示すサブルーチン処理により行なわれる。
【０１１６】
以下説明すると、まず、温度センサ２２、電流センサ２１および電圧センサ２０の検出出力からそれぞれ蓄電装置３の温度Ｔｂ、出力電流Ｉｂ、出力電圧Ｖｂの現在値が検出される（ＳＴＥＰ２７−１、２７−２、２７−３）。次いで、Ｔｂの現在値が、所定の学習上限温度ＴbSと比較され、Ｔｂ＜ＴbSであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−４）。ＴbSは例えば３０℃である。このとき、Ｔｂ≧ＴbSとなる状態は、ｋｃ、ｋｒの値の算出に適さない状態であるので、蓄電装置状態学習処理は直ちに終了される。
【０１１７】
ＳＴＥＰ２７−４の判断結果が、Ｔｂ＜ＴbSであるときには、次に、現在時刻ｔ(i)と、前回時刻ｔ(i-1)（ＳＴＥＰ２７の処理を実行した前回の時刻）との差Δｔが算出される（ＳＴＥＰ２７−５）。なお、このΔｔは、ＳＴＥＰ２７の蓄電装置状態学習処理の演算処理周期であり、それは一定値（固定値）でよい。この場合には、ＳＴＥＰ２７−５の演算は行なう必要はない。
【０１１８】
次いで、図示しないメモリから現在のｋｃの値が読み込まれる（ＳＴＥＰ２７−６）。次いで、前記図４に示したデータテーブル、すなわちＴｂとＲｏとの相関関係を表すデータテーブルに基づいて、前記ＳＴＥＰ２７−１で検出した蓄電装置３の温度Ｔｂの現在値から、そのＴｂの現在値に対応する出荷時内部抵抗Ｒｏの値が求められる（ＳＴＥＰ２７−７）。さらに、前記図５に示したデータテーブル、すなわち、Ｔｂとｋｒとの相関関係を表すデータテーブルに基づいて、ＳＴＥＰ２７−１で検出したＴｂの現在値から、それに対応する抵抗劣化係数ｋｒの値が求められる（ＳＴＥＰ２７−８）。
【０１１９】
次いで、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−３）でメモリから読込んだ出荷時静電容量Ｃｏに、ＳＴＥＰ２７−６で読込んだｋｃを乗算することにより、現在の蓄電装置３の劣化状態に対応した静電容量Ｃが求められ（ＳＴＥＰ２７−９）。さらに、蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値（前回値）から、ＳＴＥＰ２７−２で検出した出力電流ＩｂとＳＴＥＰ２７−５で求めたΔｔ（あるいはΔｔの設定値）との積を減算することにより、電荷量Ｑの値が更新される（ＳＴＥＰ２７−１０）。なお、蓄電装置状態学習処理における電荷量Ｑの初期値は、燃焼電池２の暖機の終了前にＳＴＥＰ１３で最後に求めたＱの値である。
【０１２０】
次いで、ＳＴＥＰ２７−２で検出したＩｂと所定の抵抗補正下限電流値Ｉb_Lrとが比較され、Ｉｂ＞Ｉb_Lrであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−１１）。ｋｒの算出およびその補正（学習）は、出力電流Ｉｂが比較的大きい状態であるときに行なうことが望ましい。そこで、本実施形態では、Ｉｂ＞Ｉb_Lrである状態でのみ、ｋｒの学習演算を行なうようにした。
【０１２１】
ＳＴＥＰ２７−２の判断結果がＹＥＳであるときには、ＳＴＥＰ２７−１０で求めた電荷量Ｑの現在値をＳＴＥＰ２７−９で求めた静電容量Ｃで除算することにより、蓄電装置３の開放電圧Ｖboの現在値が求められる（ＳＴＥＰ２７−１２）。次いで、この開放電圧Ｖboから、ＳＴＥＰ２７−３で検出した出力電圧Ｖｂの現在値を差し引いた値（これは蓄電装置３の内部抵抗による電圧降下分を意味する）を、ＳＴＥＰ２７−２で検出した出力電流Ｉｂの現在値で除算することにより、蓄電装置３の内部抵抗Ｒの現在値Ｒ’が求められる（ＳＴＥＰ２７−１３）。そして、このＲ’をＳＴＥＰ２７−７で求めたＲｏで除算することにより、抵抗劣化係数ｋｒの現在値ｋr'（蓄電装置３の温度Ｔｂの現在値に対応する抵抗劣化係数ｋｒの現在値）が求められる（ＳＴＥＰ２７−１４）。ここで求められたｋr'はＩｂ、Ｖｂの瞬時値を使用して求めたものであるので、外乱の影響を受ける恐れがある。そこで、本実施形態では、次に、ＳＴＥＰ２７−１４で求めたｋr'と先にＳＴＥＰ２７−８で求めたｋｒの値とから、次式（３）により表される移動平均処理により、ｋｒの値が更新される（ＳＴＥＰ２７−１５）。
【０１２２】
ｋｒ←ｊ・ｋr'＋（１−ｊ）・ｋｒ  ……（３）
ここで、ｊは０＜ｊ＜１となる値で、「０」に近い値（例えば０．１）である。この式（３）により求められるｋｒは、ｋr'の定常的な値に収束していくこととなる。
【０１２３】
このようにして求められたｋｒの値が、図５のデータテーブルの、Ｔｂの現在値（ＳＴＥＰ２７−１で検出した値）に最も近い温度に対応する格子点のｋｒの値として図示しないメモリ（不揮発性のＲＡＭ）に格納（記憶保持）される（ＳＴＥＰ２７−１６）。
【０１２４】
ＳＴＥＰ２７−１１の判断結果がＩｂ＞Ｉb_Lrとなる状態では、以上説明したＳＴＥＰ２７−１２〜２７−１６の処理が繰り返されることで、蓄電装置３の抵抗劣化係数ｋｒの値が蓄電装置３の現在の劣化状態に対応した値に更新されることとなる。
【０１２５】
一方、ＳＴＥＰ２７−１１の判断結果がＮＯであるときには、さらに、ＳＴＥＰ２７−２で検出したＩｂの現在値が所定の容量補正下限電流値Ｉb_Lcと比較され、Ｉｂ＜Ｉb_Lcであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−１７）。Ｉb_Lcは０に近い小さい値である。ｋｃの算出およびその補正（学習）は、出力電流Ｉｂが「０」に近い状態であるときに行なうことが望ましい。そこで、本実施形態では、Ｉｂ＜Ｉb_Lcである状態でのみ、ｋｃの学習演算を行なうようにした。
【０１２６】
従って、ＳＴＥＰ２７−１７でＩｂ≧Ｉb_Lcであるときには、ｋｃの値を更新することなく、蓄電装置状態学習処理（今回のＳＴＥＰ２７の処理）は終了される。
【０１２７】
ＳＴＥＰ２７−１７の判断結果がＹＥＳであるときには、ＳＴＥＰ２７−７で求めたＲｏにＳＴＥＰ２７−８で求めたｋｒを乗算することにより、蓄電装置３の温度Ｔｂの現在値に対応した内部抵抗Ｒの現在値が求められる（ＳＴＥＰ２７−１８）。次いで、ＳＴＥＰ２７−３で検出した出力電圧Ｖｂの現在値に、ＳＴＥＰ２７−２で検出した出力電流Ｉｂの現在値とＳＴＥＰ２７−１８で求めた内部抵抗Ｒの現在値との積（これは内部抵抗の電圧降下分を意味する）を加えることにより、開放電圧の現在値Ｖbo'が求められる（ＳＴＥＰ２７−１９）。次いで、このＶbo'に、前記ＳＴＥＰ１−３で読込んだ静電容量Ｃｏを乗算することにより電荷量Ｑ’が求められる（ＳＴＥＰ２７−２０）。ここで、求められるＱ’は蓄電装置３が新品状態（出荷時の状態）であると仮定したときの、開放電圧の現在値Ｖbo'に対応する蓄電装置３の電荷量Ｑ’の現在値を意味する。
【０１２８】
次いで、前記ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理（ＳＴＥＰ１−１１）で求めた初期電荷量ＱｏとＳＴＥＰ２７−１０で求めた電荷量の現在値Ｑとの差分を、ＳＴＥＰ１−１０で求めた電荷量Ｑoo（蓄電装置３が出荷時の状態（新品状態）であると仮定したときの、開放電圧の初期値Ｖbo_oに対応する蓄電装置３の初期電荷量）とＳＴＥＰ２７−２０で求めた上記Ｑ’との差分で除算することによって、容量劣化係数の現在値ｋc'が求められる（ＳＴＥＰ２７−２１）。ここで求められたｋc'はＩｂ、Ｖｂの瞬時値を使用して求めたものであるので、外乱の影響を受ける恐れがある。そこで、本実施形態では、抵抗劣化係数ｋｒを求めた場合と同様にして、ＳＴＥＰ２７−２１で求めたｋc'と先にＳＴＥＰ２７−９で求めたｋｃの値とから、次式（４）により表される移動平均処理により、ｋｃの値が更新される（ＳＴＥＰ２７−２２）。
【０１２９】
ｋｃ←ｊ・ｋc'＋（１−ｊ）・ｋｃ  ……（４）
ここで、ｊは０＜ｊ＜１となる値で、「０」に近い値（例えば０．１）である。この式（４）により求められるｋｃは、ｋc'の定常的な値に収束していくこととなる。
【０１３０】
このようにして求められたｋｃの値が、図示しないメモリ（不揮発性のＲＡＭ）に記憶保持される（ＳＴＥＰ２７−２３）。
【０１３１】
ＳＴＥＰ２７−１７の判断結果がＩｂ＜Ｉb_Lcとなる状態では、以上説明したＳＴＥＰ２７−１８〜２７−２３の処理が繰り返されることで、蓄電装置３の容量劣化係数ｋｃの値が更新されることとなる。
【０１３２】
以上のようにして、ＳＴＥＰ２７の蓄電装置状態学習処理では、蓄電装置３の劣化状態を示す抵抗劣化係数ｋｒの値と、容量劣化係数ｋｃの値とが更新される。
【０１３３】
なお、蓄電装置状態学習処理は、車両の運転を停止したとき（車両の起動スイッチをＯＦＦ操作したとき）に終了する。
【０１３４】
以上説明した第１実施形態では、前記暖機完遂条件を満たすように加熱手段４の電動補機７，８，１０を作動させて、燃料電池２の暖機を行なうので、燃料電池２の暖機が完了する前に、蓄電装置３の電力が不足して、燃料電池２の暖機が完了できなくなるような事態の発生を防止することができる。また、暖機完遂条件を満たしつつ、暖機所要時間ができるだけ短くなるように電動補機７，８，１０を作動させるので、燃料電池２の暖機を効率よく短時間で行なうことができる。また、蓄電装置３の劣化状態を示す抵抗劣化係数ｋｒの値と容量劣化係数ｋｃの値とを学習して、更新することにより、燃料電池２の暖機を開始するとき（触媒燃焼器６の着火後、加熱手段４の作動を開始するとき）の蓄電装置３の電力供給能力を適切に把握することができる。このため、前記暖機完遂条件を満たし、且つ、暖機所要時間ができるだけ短くなるような最適な加熱手段４の電動補機７，８，１０の作動状態を決定することができる。さらに、本実施形態では、基本的には、燃料電池２の実際の暖機状態（温度状態）によらずに、Ｑair、Ｑh、Ｑwがマップを使用してフィードフォワード的に決定されるので、触媒燃焼器６における混合気の燃焼熱が一時的に過大になったりすることなく、安定な燃焼熱を発生できる。その結果、燃料電池２が部分的に過熱状態となったりすることなく、燃料電池２の暖機を適切に行なうことができる。
【０１３５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。前記第１実施形態では、蓄電装置３をコンデンサ（電気二重層コンデンサ）から構成したものを示したが、蓄電装置３としては２次電池を使用してもよい。第２実施形態は、蓄電装置３として、２次電池、例えばリチウムイオン電池を使用したものである。この第２実施形態では、加熱システム１の構成は、蓄電装置３がリチウムイオン電池である点を除いて、第１図に示した第１実施形態のものと同一である。従って、加熱システム１の構成については前記第１実施形態と同一の参照符号を用い、説明を省略する。
【０１３６】
第２実施形態では、加熱手段４を作動させて燃料電池２の暖機を行なうときのＥＣＵ５の一部の制御処理が第１実施形態と相違している。以下、その相違点を中心に、第２実施形態の加熱システム１の作動を説明する。
【０１３７】
ＥＣＵ５のメインルーチンの制御処理は、第１実施形態と同様、図２のフローチャートに従って行なわれる。この場合、第２実施形態では、ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理、ＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理、およびＳＴＥＰ２７の蓄電装置状態学習処理のサブルーチン処理のみが、第１実施形態と相違し、その他の制御処理は第１実施形態と同一である。以下、これらの相違する処理を図３（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、並びに図１８〜図２０を参照して説明する。
【０１３８】
図３（ｂ）は、第２実施形態におけるＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理のサブルーチン処理を示すフローチャートである。以下、図３（ｂ）の処理を説明すると、まず、ＳＴＥＰ１−２１および１−２２の処理が実行される。これらの処理は、それぞれ第１実施形態におけるＳＴＥＰ１−１、１−２と同一である。
【０１３９】
次いで、図示しないメモリ（ＲＯＭ）から、蓄電装置３（リチウムイオン電池）の出荷時（新品時）の電池容量である出荷時容量Ｃｏが読込まれる（ＳＴＥＰ１−２３）。Ｃｏは、第１実施形態では蓄電装置（ウルトラキャパシタ）の出荷時の静電容量を意味するものであったが、本実施形態では、出荷時容量Ｃｏは、新品の満充電状態の蓄電装置３が、ある一定電流をどれだけの時間、連続的に出力し得るかを示す電池容量を意味する。その単位は［Ａ・ｈ］で表される。従って、このＣｏに３６００［秒］を乗算したものが、蓄電装置３の出荷時の総電荷量を表すものとなる。
【０１４０】
次いで、蓄電装置３の温度Ｔｂと容量劣化係数ｋｃとの相関関係を示すデータテーブルに基づいて、ＳＴＥＰ１−２１で検出した初期温度Ｔｂの値に対応するｋｃの値が求められる（ＳＴＥＰ１−２４）。ここで、ｋｃは、蓄電装置３の温度変化および経時的劣化に伴い、電池容量が変化することを考慮し、後述する如く温度Ｔｂにおける満充電状態での蓄電装置３の電荷量を補正するための係数である。Ｔｂとｋｃとの相関関係を示すデータテーブルは、後述する処理によって適宜修正されて、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のＲＡＭに記憶保持されている。このデータテーブルは、例えば図１８のグラフで示すようなものとなる。補足すると、第１実施形態における蓄電装置３であるウルトラキャパシタでは、容量劣化係数ｋｃは蓄電装置３の温度の影響をほとんど受けないが、第２実施形態における蓄電装置３であるリチウムイオン電池（一般的には２次電池）では、容量劣化係数ｋｃは蓄電装置３の温度の影響を受ける。このため、第２実施形態では、ｋｃをその値が温度Ｔｂに応じて変化するものとした。本実施形態では、図１８のデータテーブルは、出荷時の状態（蓄電装置３の新品状態）では、蓄電装置３の温度が常温程度であるときに「１」となり、蓄電装置３の温度が低温であるときに「１」よりも小さい値になるように設定されている。
次いで、ＳＴＥＰ１−２５、１−２６、１−２７の処理がそれぞれ第１実施形態のＳＴＥＰ１−５、１−６、１−７と同様に行なわれる。なお、ＳＴＥＰ１−２５で使用するデータテーブル、およびＳＴＥＰ１−２６で使用するデータテーブルは、図示は省略するが、それぞれ第１実施形態における図４、図５と同様の形のデータテーブルである。但し、Ｔｂの各値に対する出荷時内部抵抗Ｒｏ、抵抗劣化係数ｋｒの値は、一般には、第１実施形態のものと相違する。また、抵抗劣化係数ｋｒおよび容量劣化係数ｋｃは、第１実施形態の場合と同様、蓄電装置３の劣化状態を表す劣化パラメータに相当するものである。
【０１４１】
次いで、ＳＴＥＰ１−２２で検出した開放電圧の初期値Ｖbo_oが、開放電圧Ｖboの現在値として設定される（ＳＴＥＰ１−２８）。さらに、蓄電装置３の開放電圧Ｖboと、温度Ｔｂと、残容量ＳＯＣとの相関関係を示すものとしてあらかじめ定められたマップに基づいて、ＳＴＥＰ１−２８で設定した開放電圧Ｖboの現在値（＝Ｖbo_o）と、ＳＴＥＰ１−２１で検出した初期温度Ｔｂとから、ＳＯＣの現在値（初期値）が求められる。ここで使用するマップは、図１９（ａ）に示す如く設定されており、基本的には、Ｖboが高いほど、ＳＯＣが高くなる。補足すると、本実施形態では、ＳＯＣは、蓄電装置３の各温度において、蓄電装置３の満充電状態での電荷量と、蓄電装置３の開放電圧Ｖboが所定の下限電圧となった状態での電荷量との差（前者の電荷量から後者の電荷量を減算したもの）をΔＱtb、蓄電装置３の満充電状態での電荷量と、蓄電装置３の現在の電荷量との差（前者の電荷量から後者の電荷量を減算したもの）をΔＱradとしたとき、ＳＯＣ＝１−ΔＱrad／ΔＱtbにより定義される残容量である。換言すれば、本実施形態では、ＳＯＣは、蓄電装置３の各温度において、蓄電装置３の現在の電荷量と、蓄電装置３の開放電圧Ｖboが所定の下限電圧となった状態での電荷量との差（前者の電荷量から後者の電荷量を減算したもの）の、上記ΔＱtbに対する割合として定義されるものである。従って、蓄電装置３の各温度において、蓄電装置３の開放電圧Ｖboが所定の下限電圧まで低下したときのＳＯＣは０％である。
【０１４２】
なお、本実施形態では、蓄電装置３の各温度におけるＶboとＳＯＣとの相関性は、その温度に対する依存性が小さいものとなっている。従って、ＳＴＥＰ１−２９でＳＯＣを求めるとき、例えば、図１９（ｂ）に示すように設定されたデータテーブル（ＶboとＳＯＣとの相関関係を示すデータテーブル）を基に、開放電圧Ｖboの現在値からＳＯＣを求めるようにしてもよい。
次いで、ＳＴＥＰ１−２３で読込んだ出荷時容量Ｃｏに３６００［秒］を乗算することにより、Ｃｏが電荷量Ｑooに換算される（ＳＴＥＰ１−３０）。このＱooは、蓄電装置３の出荷時の状態（新品状態）であるときの満充電状態での電荷量を意味する。さらに、このＱooにＳＴＥＰ１−２４で求めた容量劣化係数ｋｃを乗算することにより、蓄電装置３が現在の温度および劣化状態で、満充電状態であると仮定した場合（ＳＯＣ＝１００％と仮定した場合）の電荷量である満充電時電荷量Ｑｏが求められる（ＳＴＥＰ１−３１）。このＱｏは蓄電装置３の劣化状態を考慮した満充電時電荷量である。そして、このＱｏに、ＳＴＥＰ１−２９で求めたＳＯＣ（蓄電装置３の残容量の現在値）を乗算したもの（これは、蓄電装置３の実際の初期電荷量を意味する）が、蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値として設定される（ＳＴＥＰ１−３２）。
【０１４３】
以上の処理が、第２実施形態におけるＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理である。
【０１４４】
図７（ｂ）は、第２実施形態におけるＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理のサブルーチン処理を示している。以下、図７（ｂ）の処理を説明すると、まず、ＳＴＥＰ１３−２１〜ＳＴＥＰ１３−２４の処理が順次実行される。これらの処理は、第１実施形態におけるＳＴＥＰ１３−１〜ＳＴＥＰ１３−４の処理と同一である。次いで、ＳＴＥＰ１３−２４で求めた蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値を、前記蓄電装置初期状態把握処理で求めた満充電時電荷量Ｑｏで除算することにより、残容量ＳＯＣの現在値が求められる（ＳＴＥＰ１３−２５）。第２実施形態では、このＳＯＣが蓄電装置３の電力供給能力を表す能力パラメータとして用いられる。第２実施形態における蓄電装置能力把握処理は、ＳＴＥＰ１３−２５の処理のみが、第１実施形態と相違している。
【０１４５】
図８（ｂ）は、第２実施形態におけるＳＴＥＰ１４の処理（目標空気流量Ｑairの決定処理）のサブルーチン処理を示すフローチャートである。このＱairの決定処理で、第１実施形態と相違する点は、ＳＴＥＰ１４−２２，１４−２３，１４−２４，１４−２５でそれぞれQair1、Qair2、Qair3、Qair4（これらの意味は、第１実施形態と同じである）を求めるために使用するパラメータおよびマップのみであり、これ以外は第１実施形態と同一である。従って、ＳＴＥＰ１４−２１、ＳＴＥＰ１４−２６、ＳＴＥＰ１４−２７の処理は、それぞれ図８（ａ）のＳＴＥＰ１４−１、ＳＴＥＰ１４−６、ＳＴＥＰ１４−７の処理と同じである。
【０１４６】
ここで、ＳＴＥＰ１４−２２，１４−２３，１４−２４，１４−２５でそれぞれQair1、Qair2、Qair3、Qair4を求めるために使用する変数は、ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−２１）で求めた蓄電装置３の初期温度Ｔｂと、ＳＴＥＰ１３（ＳＴＥＰ１３−２５）で求めた残容量ＳＯＣとである。そして、これらの値からQair1、Qair2、Qair3、Qair4を求めるために使用するマップ（相関データ）は、蓄電装置３の温度Ｔｂと、残容量ＳＯＣとを変数として持ち、これらの変数とＱairとの相関関係を示すマップである。そのマップは、図示を省略するが、前記第１実施形態に係る図１０の「Ｖbo」を「ＳＯＣ」に置き換えたものと同じような形態で表されるマップである。
【０１４７】
図２０は、第２実施形態におけるＳＴＥＰ２７の処理（蓄電装置状態学習処理）のサブルーチン処理を示すフローチャートである。以下、図２０の処理を説明すると、ＳＴＥＰ２７−３１〜２７−３５において、第１実施形態に係る図１７のＳＴＥＰ２７−１〜ＳＴＥＰ２７−５の処理と同じ処理が順次実行される。次いで、前記図１８のデータテーブル、すなわちＴｂとｋｃとの間の相関関係を表すデータテーブルに基づいて、ＳＴＥＰ２７−３１で検出した蓄電装置３の温度Ｔｂの現在値から、これに対応する容量劣化係数ｋｃの値が求められる（ＳＴＥＰ２７−３６）。さらに、ＳＴＥＰ２７−３７、２７−３８において、第１実施形態の図２７−７、図２７−８と同じ処理が実行され、それぞれ温度Ｔｂの現在値に対応する出荷時内部抵抗Ｒｏ、抵抗劣化係数ｋｒが求められる。
【０１４８】
次いで、前記ＳＴＥＰ１（ＳＴＥＰ１−２３）でメモリから読込んだ出荷時容量Ｃｏに３６００［秒］を乗算したものにさらにＳＴＥＰ２７−３６で求めたｋｃを乗算することによって、蓄電装置３の満充電時電荷量Ｑｏ（蓄電装置３の現在の温度、劣化状態に対応したＱｏ）が求められる（ＳＴＥＰ２７−３９）。次いで、ＳＴＥＰ２７−４０において、第１実施形態における図１７のＳＴＥＰ２７−１０と同じ処理により、蓄電装置３の電荷量Ｑの現在値が求められる。さらに、このＱの現在値をＳＴＥＰ２７−３９で求めたＱｏで除算することにより、残容量ＳＯＣの現在値が求められる（ＳＴＥＰ２７−４１）。次いで、前記図１９（ａ）に示したマップ、すなわち、ＴｂとＳＯＣとＶboとの相関関係を表すマップに基づいて、前記ＳＴＥＰ２７−１で検出したＴｂの現在値と、ＳＴＥＰ２７−４１で求めたＳＯＣの現在値とから、蓄電装置３の開放電圧Ｖboの現在値が求められる（ＳＴＥＰ２７−４２）。なお、ＳＴＥＰ２７−４１で求めたＳＯＣの現在値から図１９（ｂ）に示したデータテーブルを基にＶboを求めるようにしてもよい。
【０１４９】
次いで、ＳＴＥＰ２７−３２で検出した出力電流Ｉｂの現在値が、所定の抵抗補正下限電流値Ｉb_Lrとが比較され、Ｉｂ＞Ｉb_Lrであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−４３）。この判断は、第１実施形態における図１７のＳＴＥＰ２７−１１と同様、抵抗抵抗劣化係数ｋｒの補正（学習）を、Ｉｂが比較的大きい状態で行なうことが好ましいことから、その好ましい条件を満たしているか否かを判断するものである。
【０１５０】
そして、ＳＴＥＰ２７−４３の判断結果がＹＥＳである場合には、ＳＴＥＰ２７−４４〜２７−４７において、第１実施形態における図１７のＳＴＥＰ２７−１３〜２７−１６と同じ処理が順次実行され、これにより、抵抗劣化係数ｋｒの値が更新される。なお、この場合、ＳＴＥＰ２７−４４の演算で使用するＶboの値は、ＳＴＥＰ２７−４２で求めた値である。
【０１５１】
ＳＴＥＰ２７−４３の判断結果がＩｂ＞Ｉb_Lrとなる状態では、以上説明した蓄電装置状態学習処理が繰り返されることで、蓄電装置３の抵抗劣化係数ｋｒの値が更新されることとなる。
【０１５２】
一方、ＳＴＥＰ２７−４３の判断結果がＮＯである場合である場合には、ＳＴＥＰ２７−３２で検出したＩｂの現在値と所定の容量補正下限電流値Ｉb_Lcとが比較され、Ｉｂ＜Ｉb_Lcであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−４８）。この判断は、第１実施形態における図１７のＳＴＥＰ２７−１７と同様、容量劣化係数ｋｃの補正（学習）を、Ｉｂが０に近い状態で行なうことが好ましいことから、その好ましい条件を満たしているか否かを判断するものである。従って、ＳＴＥＰ２７−４８でＩｂ≧Ｉb_Lcであるときには、蓄電装置状態学習処理（今回のＳＴＥＰ２７の処理）は終了される。
【０１５３】
そして、ＳＴＥＰ２７−４８の判断結果が、ＹＥＳである場合には、ＳＴＥＰ２７−３７で求めたＲｏにＳＴＥＰ２７−３８で求めたｋｒを乗算することにより、蓄電装置３の温度Ｔｂの現在値に対応した内部抵抗Ｒの現在値が求められる（ＳＴＥＰ２７−４９）。次いで、ＳＴＥＰ２７−３３で検出した出力電圧Ｖｂの現在値に、ＳＴＥＰ２７−３２で検出した出力電流Ｉｂの現在値とＳＴＥＰ２７−４９で求めた内部抵抗Ｒの現在値との積（これは内部抵抗の電圧降下分を意味する）を加えることにより、開放電圧の現在値Ｖbo'が求められる（ＳＴＥＰ２７−５０）。
【０１５４】
次いで、このＳＴＥＰ２７−５０で求められた開放電圧Ｖbo’の現在値と、所定の容量補正用下限電圧値Ｖb_Lcとが比較され、Ｖbo’＜Ｖb_Lcであるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２７−５１）。ここで、容量補正用下限電圧値Ｖb_Lcは、蓄電装置３のＳＯＣに係る下限電圧（ＳＯＣ＝０％とする開放電圧）に相当するものである。従って、ＳＴＥＰ２７−５０の判断結果がＹＥＳとなる状態は、蓄電装置３の前記した如く定義されるＳＯＣが０％まで低下した状態を意味している。そして、ＳＴＥＰ２７−５１の判断結果がＮＯであるときには、蓄電装置状態学習処理（今回のＳＴＥＰ２７の処理）は終了される。
【０１５５】
ＳＴＥＰ２７−５１の判断結果がＹＥＳである場合には、容量劣化係数ｋｃの値を更新するための条件が満たされている。この場合には、前記ＳＴＥＰ２７−３９で求めたＱoからＳＴＥＰ２７−４１で求めた電荷量Ｑの現在値を減算したものを前記ＳＴＥＰ１−３０で求めたＱooで除算することにより、容量劣化係数の現在値ｋc'が求められる（ＳＴＥＰ２７−５１）。補足すると、このようにして求められるｋc'は、ｋｃの現在値（ＳＴＥＰ２７−３６で求めた最新値）に、ＳＴＥＰ２７−４１で求めたＳＯＣの現在値を「１」から差し引いた値を乗算したもの（＝ｋｃ・（１−ＳＯＣ））に一致する。従って、ｋｃ’は、ＳＴＥＰ２７−４１で求めたＳＯＣの現在値（ＳＴＥＰ２７−５１の判断結果がＹＥＳになったときのＳＯＣの値）が０％になっておれば（  これはｋｃの現在値が蓄電装置３の電池容量の現在の劣化状態を正しく表している言える状態である）、ｋｃの現在値に一致する。
次いで、このようにして求めたｋc'の値と、ＳＴＥＰ２７−３６で求めたｋｃの値とから、前記第１実施形態の図１７のＳＴＥＰ２７−２２と同様に、前記式（４）の移動平均処理の演算によって、ｋｃの値が更新される（ＳＴＥＰ２７−５３）。
【０１５６】
このようにして求められたｋｃの値が、図１８のデータテーブルの、Ｔｂの現在値（ＳＴＥＰ２７−３１で検出した値）に最も近い温度に対応する格子点のｋｃの値として図示しないメモリ（不揮発性のＲＡＭ）に格納（記憶保持）される（ＳＴＥＰ２７−５３）。
【０１５７】
ＳＴＥＰ２７−４８の判断結果がＩｂ＜Ｉb_Lcとなり、且つ、ＳＴＥＰ２７−５０の判断結果がＶbo’＜Ｖb_Lcとなる状態では、以上説明したＳＴＥＰ２７−４９、２７−５０、２７−５２〜２７−５４の処理が繰り返されることで、蓄電装置３の容量劣化係数ｋｃの値が更新されることとなる。
【０１５８】
以上のようにして、ＳＴＥＰ２７の蓄電装置状態学習処理では、蓄電装置３の劣化状態を示す抵抗劣化係数ｋｒの値と、容量劣化係数ｋｃの値とが更新される。
【０１５９】
以上説明した第２実施形態では、第１実施形態と同じ効果を奏することができる。
【０１６０】
なお、以上説明した第１および第２実施形態では、ＥＣＵ５のメインルーチン処理である図２の処理において、燃料電池２の暖機が完了するまで（ＳＴＥＰ２３の判断結果がＹＥＳになるまで）、ＳＴＥＰ１３〜２２の処理を繰り返すようにしたが、最初にＳＴＥＰ１４の処理で決定した目標空気流量Ｑairを、燃料電池２の暖機が完了するまで（ＳＴＥＰ２３の判断結果がＹＥＳになるまで）維持する（ひいてはＱair、Ｑｈ、Ｑｗを継続的に一定に維持する）ようにしてもよい。この場合には、例えばＳＴＥＰ２３の判断結果がＮＯであるときに、ＳＴＥＰ２２の処理に移行するようにすればよい。
【０１６１】
また、前記第１および第２実施形態では、ＳＴＥＰ１４でＱairをマップに基づいて決定したが、例えば図２１のフローチャートで示すような処理によって決定するようにすることも可能である。以下、この例を第３実施形態として説明する。なお、この第３実施形態では、蓄電装置３は、第１実施形態と同じコンデンサであるとする。また、この第３実施形態では、図２のＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理は、触媒燃焼器６の着火直後に一度だけ実行される（図２のＳＴＥＰ２３の判断結果がＮＯであるとき、ＳＴＥＰ２２の処理に移行する）ことと、ＳＴＥＰ１４におけるＱairの決定処理とが前記第１実施形態のものと相違し、これ以外は、第１実施形態と同一である。
【０１６２】
本実施形態におけるＱairの決定処理を以下に図２１を参照して説明すると、まず、目標空気流量Ｑairが所定の初期値（例えば、触媒燃焼器６の着火時の空気流量）に設定される（ＳＴＥＰ１４−４１）。さらに所定のフラグの値が０に初期化される（ＳＴＥＰ１４−４２）。次いで、蓄電装置３の温度Ｔｂと、Ｑairと、前記電動補機７，８，１０の総必要電力Ｌｂとの相関関係を表すものとしてあらかじめ定められたマップ（図示省略）を基に、前記ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理で検出した蓄電装置３の初期温度ＴｂとＱairの現在値とから総必要電力Ｌｂが求められる（ＳＴＥＰ１４−４３）。
【０１６３】
次いで、蓄電装置３の放電持続時間ｔradが算出される（ＳＴＥＰ１４−４４）。この放電持続時間ｔradは例えば次のような演算により算出される。
【０１６４】
触媒燃焼器６の着火直後のＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理で最初に求めた開放電圧Ｖbo（能力パラメータ）の値Ｖbo1、ＳＴＥＰ１４−４３で求めた総必要電力Ｌｂで電動補機７，８，１０を作動させる上で必要な蓄電装置３の出力電圧Ｖｂの下限値をＶＬ、この下限値ＶＬに対応する開放電圧Ｖbo（能力パラメータの下限値）をＶbo2とする。また、Ｖbo＝Ｖbo1であるときに、ＳＴＥＰ１４−４３で求めた総必要電力Ｌに対応して流れる蓄電装置３の出力電流をＩb1、Ｖbo＝Ｖbo2であるときに、ＳＴＥＰ１４−４３で求めた総必要電力Ｌに対応して流れる蓄電装置３の出力電流をＩb2とする。
【０１６５】
このとき、放電持続時間ｔradは、Ｖbo1の値と、前記ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理で求めた内部抵抗Ｒの値と、ＳＴＥＰ１４−４３で求めた総必要電力Ｌｂの値と、前記ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理で求めた静電容量Ｃの値とから、以下の式（５）〜（１０）の演算を順次実行することで求められる。
【０１６６】
Ｉb1＝（Ｖbo1−sqrt（Ｖbo12−４・Ｒ・Ｌｂ））／（２・Ｒ）……（５）
Ｉb2＝Ｌｂ／ＶＬ                                       ……（６）
Ｉb_ave＝（Ｉb1＋Ｉb2）／２                          ……（７）
Ｖbo2＝ＶＬ＋Ｉb2・Ｒ                                ……（８）
ΔＱ＝Ｃ・（Ｖbo1−Ｖbo2）                            ……（９）
ｔrad＝ΔＱ／Ｉb_ave                                  ……（１０）
なお、式（５）のsqrt(  )は、平方根の演算を意味する。また、式（６）のＶＬはあらかじめ定めた所定値である。
【０１６７】
以上のように算出されるｔradは、Ｑairの現在値（これは図２１の処理の中で現在設定されている値で、加熱手段４の実際の制御のために使用しているＱairの現在値ではない）に目標空気流量を一定に維持して、加熱手段４を作動させたと仮定した場合に、蓄電装置３の開放電圧Ｖboがその下限値Ｖbo2に低下するまでの時間（触媒燃焼器６の着火直後の時刻からの時間）を意味している。なお、放電持続時間ｔradは、Ｖbo1の値、Ｒの値もしくは蓄電装置３の初期温度Ｔｂの値と、Ｌの値とからマップを基に求めるようにすることも可能である。
【０１６８】
次いで、暖機所要時間ｔwarmが算出される（ＳＴＥＰ１４−４５）。この暖機所要時間ｔwarmは例えば次の式（１１）〜（１４）の演算を順次行なうことにより算出される。
【０１６９】
水素ガス流量＝Ｋ・空気流量                                ……（１１）
熱交換器の交換熱量＝水素ガス流量×水素ガスのＬＨＶ
×熱交換器の高温側温度効率        ……（１２）
暖機総熱量＝燃料電池の熱容量
×（暖機後の燃料電池の目標平均温度−燃料電池の初期温度）
……（１３）
ｔwarm＝暖機総熱量／熱交換器の交換熱量                    ……（１４）
これらの式（１１）〜（１４）は近似演算式である。この場合、式（１１）の「Ｋ」はあらかじめ定められた所定値であり、「空気流量」の値としては、Ｑairの現在値が用いられる。また、式（１２）の「交換熱量」は、触媒燃焼器６の排ガスから冷媒循環路９への単位時間当たりの伝熱量を意味しており、同式右辺の「ＬＨＶ」（水素ガスの単位量当たりの真発熱量）は、「高温側温度効率」はあらかじめ定められた所定値である。また、式（１３）の「暖機総熱量」は、燃料電池２の暖機に必要な総熱量であり、同式右辺の「熱容量」、「目標平均温度」は、あらかじめ定められた所定値である。そして、式（１３）の右辺の「初期温度」としては、本実施形態では、ＳＴＥＰ１の蓄電装置初期状態把握処理で検出した初期温度（初期環境温度）Ｔｂが使用される。
【０１７０】
以上のように算出されるｔwarmは、Ｑairの現在値（図２１の処理の中で現在設定されている値）に目標空気流量を一定に維持して、加熱手段４を作動させたと仮定した場合に、燃料電池２の暖機が完了するまでの時間（触媒燃焼器５の着火直後の時刻からの時間）を意味している。なお、ｔwarmは、前記図２のＳＴＥＰ１６と同様にマップを用いて求めるようにしてもよい。
【０１７１】
次いで、上記の如く算出したｔradとｔwarmとが比較され、ｔrad＞ｔwarmであるか否か、すなわち、前記暖機完遂条件を満たすか否かが判断される（ＳＴＥＰ１４−４６）。この判断結果がＹＥＳである場合には、Ｑairの値が、現在値に、所定量ΔＱairを加えた値に更新されて、現在値から増加される（ＳＴＥＰ１４−４７）。さらに、フラグの値が１にセットされる（ＳＴＥＰ１４−４８）。
【０１７２】
次いで、ＳＴＥＰ１４−４７で更新したＱairの値が、所定の上限値（スーパーチャージャ８から供給し得る最大空気流量）を超えているか否かが判断される（ＳＴＥＰ１４−４９）。そして、この判断結果がＹＥＳである場合には、Ｑairの値が上限値に設定され（ＳＴＥＰ１４−５０）、これにより、図２１の処理が終了される。補足すると、Ｑairが上限値に設定される場合は、前記図９（ｃ）の場合に対応している。
【０１７３】
また、ＳＴＥＰ１４−４９の判断結果がＮＯである場合には、ＳＴＥＰ１４−４３からの処理が再び実行される。なお、この場合に、ＳＴＥＰ１４−４３〜１４−４５で使用するＱairの値は、ＳＴＥＰ１４−４７で更新された値である。
【０１７４】
前記ＳＴＥＰ１４−４６の判断結果がＮＯである場合には、Ｑairの値が、現在値から所定量ΔＱairを減算した値に更新されて、現在値から減少される（ＳＴＥＰ１４−５１）。次いで、フラグの値が判断される（ＳＴＥＰ１４−５２）。このときフラグの値が１であるときには、ＳＴＥＰ１４−５１で求めたＱairの値は、前記暖機完遂条件が満たされる目標空気流量のうち、暖機所要時間ｔwarmができるだけ短くなるような（あるいは別の言い方をすれば、電動補機７，８，１０の総必要電力ができるだけ大きくなるような）目標空気流量である。例示的に言えば、そのＱairの値は、前記図９（ｂ）のＷｐの総必要電力に対応する空気流量にほぼ等しい空気流量であり、この場合には、ｔrad≒ｔwarmである。そこで、ＳＴＥＰ１４−５２でフラグ＝１であるときには、ＳＴＥＰ１４−５１で求めたＱairの値がそのまま目標空気流量として決定され、図２１の処理が終了される。
【０１７５】
一方、ＳＴＥＰ１４−５２でフラグ≠１である場合は、ＳＴＥＰ１４−４１で設定したＱairの初期値が、前記暖機完遂条件を満たさないような値である場合である。そして、この場合には、Ｑairの現在値（ＳＴＥＰ１４−５１で求めたＱairの値）が、所定の下限値（例えば０）よりも小さいか否かが判断される（ＳＴＥＰ１４−５３）。この判断結果がＹＥＳである場合には、Ｑairの値が下限値に設定され（ＳＴＥＰ１４−５４）、これにより、図２１の処理が終了される。補足すると、Ｑairが下限値に設定される場合は、前記図９（ａ）の場合（暖機完遂条件を満たすことが不可能な状態）に対応している。
【０１７６】
また、ＳＴＥＰ１４−５３の判断結果がＮＯである場合には、ＳＴＥＰ１４−４３からの処理が再び実行される。なお、この場合に、ＳＴＥＰ１４−４３〜１４−４５で使用するＱairの値は、ＳＴＥＰ１４−５１で更新された値である。
【０１７７】
以上が本実施形態（第３実施形態）で目標空気流量Ｑairを決定する処理である。この処理では、暖機完遂条件を満たし、且つ、暖機所要時間ができるだけ短くなるようなＱairが探索的に決定される。補足すると、本実施形態では、前記したように、図２のＳＴＥＰ１３の蓄電装置能力把握処理は、触媒燃焼器６の着火直後に一度だけ実行される（図２のＳＴＥＰ２３の判断結果がＮＯであるとき、ＳＴＥＰ２２の処理に移行する）。このため、本実施形態では、燃料電池２の暖機のための加熱手段４の電動補機７，８，１０の作動（触媒燃焼器６の着火後の作動）は、目標空気量Ｑairを上記の如く決定した値に一定に維持して行なわれる。
【０１７８】
なお、第３実施形態では、蓄電装置３がウルトラキャパシタである場合について説明したが、蓄電装置３がリチウムイオン電池などの２次電池である場合にも、第３実施形態と同様に、Ｑairを決定して、加熱手段４の作動を制御することも可能であることはもちろんである。
【０１７９】
また、第３実施形態では、ＳＴＥＰ１３〜２１の処理が、触媒燃焼器６の着火直後に一度だけ行なわれるようにしたが、これらの処理を前記第１実施形態の如く、燃料電池２の暖機完了までに繰り返して行なうようにしてもよい。この場合には、ＳＴＥＰ１４の処理（図２１の処理）において、例えば次のようにしてＱairを決定するようにすればよい。
【０１８０】
すなわち、図２１のＳＴＥＰ１４−４４でｔradを求めるときに、前記式（５）のVbo1の値として、ＳＴＥＰ１３の処理で求めた開放電圧Ｖboの最新値を使用し、これにより現在時刻（ＳＴＥＰ１４の処理の実行時刻）からの放電持続時間ｔrad’を求める。そして、このｔrad’に、触媒燃焼器６の着火直後から現在時刻までの経過時間ｔpastを加算することで、触媒燃焼器６の着火直後からの放電持続時間ｔradを算出する。
【０１８１】
すなわち、次式（１５）によりｔradが算出される。
【０１８２】
ｔrad＝ｔpast＋ｔrad’            ……（１５）
また、ＳＴＥＰ１４−４５でｔwarmを求めるときに、前記式（１１）〜（１４）の演算により求めた値ｔwarmの値（以下、ここでは参照符号ｔwarm'を付する）に、（１−ｔpast／ｔwarm''）を乗算したものを、ｔpastに加算することにより、暖機所要時間ｔwarmを算出する。
【０１８３】
すなわち、次式（１６）によりｔwarmが算出される。
【０１８４】
ｔwarm＝ｔpast＋ｔwarm'×（１−ｔpast／ｔwarm''）        ……（１６）
ここで、ｔwarm’’は、Ｑairの前回値（加熱手段４の制御のために現在使用している目標空気量）に対応して前記式（１１）〜（１４）により定まる暖機所要時間であり、ｔwarm'×（１−ｔpast／ｔwarm''）は、燃料電池２の暖機に要する残り時間に相当するものである。
【０１８５】
上記のようにｔradおよびｔwarmを求めること以外の図２１の処理は、第３実施形態と同一でよい。なお、この場合、図２１のＳＴＥＰ１４−４１では、Ｑairの初期値として、例えば、加熱手段４の作動制御に使用しているＱairの現在値を使用すればよい。
【０１８６】
また、前記第１〜第３実施形態では、目標水素ガス流量Ｑｈと目標冷媒流量Ｑｗとをそれぞれマップを用いて決定するようにしたが、それらをＱairから演算により算出するようにすることも可能である。
【０１８７】
この場合、Ｑｈ、Ｑｗはそれぞれ次式（１７）、（１８）により算出すればよい。
【０１８８】
Ｑｈ＝Ｑair／（ΔＨ／Ｃp_ave／（Ｔbn−Ｔgin）−１／２）……（１７）
Ｑw＝ΔＨ・Ｑｈ／22.41・φｈ／（Ｃpw・ΔＴw_hex）    ……（１８）
ここで、式（１７）におけるΔＨは、水素ガスのＬＨＶ（単位量当たりの真発熱量）、Ｃp_aveは混合気の平均定圧比熱、Ｔbnは触媒燃焼器６での燃焼温度、Ｔginは触媒燃焼器６の入口のガス温度であり、ΔＨ、Ｃp_ave、Ｔbnはあらかじめ定めた所定値が用いられる。また、Ｔginの値としては、例えば蓄電装置３の初期温度Ｔｂが用いられる。
【０１８９】
また、式（１８）におけるφｈは熱交換器１１の高温側温度効率、Ｃpwは、冷媒の平均比熱、ΔＴw_hexは、熱交換器１１の冷媒の出口と入口との温度差であり、これらの値はあらかじめ定めた所定値が用いられる。なお、ΔＴw_hexは、温度センサにより検出するようにしてもよい。
【０１９０】
また、前記各実施形態では、燃料電池２を被加熱物とした加熱システム１を例に採って説明したが、燃料電池２以外の被加熱物を加熱するシステムについても本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明の加熱システムの各実施形態のシステム構成を示す図。
【図２】本発明の第１および第２実施形態におけるコントローラのメインルーチン処理を示すフローチャート。
【図３】図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１実施形態、第２実施形態における図２のフローチャートのＳＴＥＰ１のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図４】図３（ａ）のフローチャートで使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図５】図３（ａ）のフローチャートで使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図６】第１および第２実施形態における図２のフローチャートのＳＴＥＰ７のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図７】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１実施形態、第２実施形態における図２のフローチャートのＳＴＥＰ１３のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図８】図８（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１実施形態、第２実施形態における図２のフローチャートのＳＴＥＰ１４のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図９】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、互いに異なる環境温度における放電持続時間（電力供給持続時間）と暖機所要時間との関係を示すグラフ。
【図１０】図８（ａ）のフロチャートの処理で使用するマップを示すグラフ。
【図１１】図２のフローチャートのＳＴＥＰ１６で使用するマップを示すグラフ。
【図１２】図２のフローチャートのＳＴＥＰ１７で使用するマップを示すグラフ。
【図１３】図２のフローチャートのＳＴＥＰ１８で使用するマップを示すグラフ。
【図１４】図２のフローチャートのＳＴＥＰ１９で使用するマップを示すグラフ。
【図１５】図２のフローチャートのＳＴＥＰ２０で使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図１６】図２のフローチャートのＳＴＥＰ２１で使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図１７】図２のフローチャートのＳＴＥＰ２７のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図１８】図３（ｂ）のフローチャートで使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図１９】図１９（ａ）は図３（ｂ）のフローチャートでＳＯＣを求めるために使用するマップを示すグラフ、図１９（ｂ）はＳＯＣを求めるための他の例で使用するデータテーブルを示すグラフ。
【図２０】第２実施形態における図２のフローチャートのＳＴＥＰ２７のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図２１】第３実施形態における目標空気流量の決定処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１９２】
１…加熱システム、２…燃料電池（被加熱物）、３…蓄電装置、４…加熱手段、５…ＥＣＵ（加熱作動制御手段、電力供給能力把握手段、劣化状態把握手段）、６…触媒燃焼器（触媒燃焼手段）、７…水素ガス供給器（水素ガス供給手段）、８…スーパーチャージャ（空気供給手段）、９…冷媒循環路、１０…循環ポンプ（冷媒供給手段）、１１…熱交換器、２０…電圧センサ（電圧検出手段）、２１…電流センサ（電流検出手段）、２２…温度センサ（温度検出手段）。
【図１】
2005353532.tif 000003
【図２】
2005353532.tif 000004
【図３】
2005353532.tif 000005
【図４】
2005353532.tif 000006
【図５】
2005353532.tif 000007
【図６】
2005353532.tif 000008
【図７】
2005353532.tif 000009
【図８】
2005353532.tif 000010
【図９】
2005353532.tif 000011
【図１０】
2005353532.tif 000012
【図１１】
2005353532.tif 000013
【図１２】
2005353532.tif 000014
【図１３】
2005353532.tif 000015
【図１４】
2005353532.tif 000016
【図１５】
2005353532.tif 000017
【図１６】
2005353532.tif 000018
【図１７】
2005353532.tif 000019
【図１８】
2005353532.tif 000020
【図１９】
2005353532.tif 000021
【図２０】
2005353532.tif 000022
【図２１】
2005353532.tif 000023